本网站可能会通过此页面上的链接获得会员佣金。 使用条款.

麻省理工学院和哈佛大学的化学和分子工程师已经成功地使用了由DNA制成的模板,以廉价且容易地将石墨烯图案化为纳米级结构,最终可以将其制成电子电路。

您现在肯定已经知道,石墨烯是一种几乎具有神奇性能的材料。它是人类已知的最坚固,最导电的材料。像英特尔和台积电这样的半导体大师绝对会喜欢使用石墨烯来制造计算机芯片,这些芯片能够以几百兆赫兹的速度运行,而消耗的功率却很少。不幸的是,尽管石墨烯比硅更难加工且昂贵。—并且,在其基本状态下,’t半导体。麻省理工学院和哈佛大学进行的DNA图案化试图通过使石墨烯易于使用,从而易于将其转变成用于计算机芯片的半导体来纠正这两个问题。

去年底,哈佛’威斯研究所(Wyss Institute)宣布已发现一种用于 从DNA构建错综复杂的DNA纳米结构“Lego bricks.” 这些砖是特制的DNA链,与其他DNA砖以90度角连接在一起。通过将足够多的这些砖块连接在一起,就会出现一个三维25纳米立方体。通过更改在此过程中可用的DNA积木,Wyss研究所能够形成102种不同的3D形状,如下图和视频所示。

哈佛大学的DNA Lego积木,可制成102种不同的3D形状

哈佛大学’的DNA Lego积木,可制成102种不同的3D形状

麻省理工学院和哈佛大学的研究人员基本上采用了这些形状并将它们与一种称为氨基比林的分子结合在石墨烯表面上。结合后,DNA被一层银覆盖,然后被一层金稳定。然后将覆盖金的DNA用作等离子光刻的掩膜,其中氧等离子会燃烧掉石墨烯,’被遮盖。最后,用氰化钠将DNA掩模洗掉,剩下一块石墨烯,几乎是DNA模板的完美复制。

到目前为止,研究人员已经使用了此过程— dubbed 金属化DNA纳米光刻 —在石墨烯中创建X和Y结,环和色带。纳米带只是石墨烯的非常窄的条带,因此特别受关注,因为它们具有带隙—石墨烯不具备的功能’通常情况下带隙意味着这些纳米带具有半导体特性,这意味着它们有一天可能会用于计算机芯片。石墨烯环也很有趣,因为它们可以制成量子干涉晶体管—一种新的,不易理解的晶体管,该晶体管将三个端子连接到一个环,该晶体管’s的栅极受环周围电子流动的控制。

麻省理工/哈佛'石墨烯构图工艺

麻省理工/哈佛’石墨烯构图工艺

展望未来,麻省理工学院和哈佛大学的研究人员需要提高过程的精度—当DNA涂在金属上时,一些细节丢失了—使其可以与电子束光刻技术竞争,而电子束光刻技术是目前最好的(但非常昂贵的)石墨烯构图方法。不过,就目前而言,金属化DNA纳米光刻技术已经足以对基于石墨烯的电子产品进行探索性研究—最终可能替代计算机芯片中的硅。

现在阅读: 炒作杀手:石墨烯很棒,但距离取代硅还有很长的路要走

研究论文: doi:10.1038 / ncomms2690 – “金属化DNA纳米光刻技术,用于编码和转移空间信息以进行石墨烯图案化”