纳米生物学新发现 DNA支架能自组装成单电子器件

DNA支架自组装成单电子器件的效果图（图片来源：科技日报）

据美国电气和电子工程师协会《光谱》杂志官网近日报道，芬兰科研人员研究发现，DNA（脱氧核糖核酸）支架无需低温环境，就能够自组装成固定模型，并将纳米颗粒融合到功能性结构中，集成单电子器件。相关成果发表在近期《纳米通讯》杂志上。

DNA支架技术是纳米生物学的重要组成部分。DNA分子除具有基因的遗传特性外，还是一个结构精巧的一维纳米线。将DNA与纳米材料组合起来，可为生命科学、材料科学、环境科学等领域带来前所未有的推动作用。

现在，芬兰韦斯屈莱大学纳米科学中心和坦佩雷大学生物医学技术中心的研究人员，使用DNA支架将三个金纳米粒子组装到单电子晶体管中。DNA支架此前曾被用来将金纳米颗粒组织成图案，但这次的工作首次表明，DNA支架可被用于构建精确的、可控的、完全具备电气特征的单电子纳米器件，使其无需在低温下也能正常工作。

电子在单电子器件中的传输方式与在常规电子器件中相比完全不同。对于单电子器件而言，电子受量子力学控制。而在这些器件中，存在一种包含电子的“岛”，它由一种能控制电子隧穿的“隧道结”来控制。隧道结在被称为“库伦阻塞”的量子机械现象下工作，在这种现象中，器件内部的电子产生强烈的排斥感，能阻止其他电子循环。

芬兰研究人员制造了单电子晶体管（SET），能观察单电子经过隧道结离开或到达“岛”的效果，一个重要的观察结果是，室温下也存在一个明显的库伦阻塞现象。虽然这不是第一次在较高温度下观察到这种现象，但重要之处在于，自组装DNA支架可以让这些器件的生产更具可扩展性。

芬兰国家安全委员会成员、研究团队资深研究员朱希·陶坡里在接受《光谱》杂志采访时表示：“这种基于DNA自组装的器件是一个巨大的进步，能很容易扩展到大规模生产。”（记者 房琳琳）