Традиционная электроника основана на плоских схемах. Чтобы помочь микрочипам стать более мощными, по всему миру экспериментируют с трехмерными подходами, пишет EurekAlert. Однако современные методы производства электроники нисходящие по своей природе — заготовка постепенно разрушается, например, электронным лучом, пока не получится желаемая структура. Эти методы не годятся для изготовления сложных трехмерных структур экономически выгодным образом.

Команда ученых из США обратилась к концептуально иному, восходящему способу построения 3D-систем, когда многочисленные компоненты самостоятельно собираются в сложные структуры. Ключевой компонент способа — метод оригами, с помощью которого нити ДНК свертываются в формы. Эти строительные блоки, или рамки затем используются для сборки крупномасштабных трехмерных структур с наномасштабной точностью. Синтезируя молекулы с правильными последовательностями, ученые могут заставить длинные цепочки ДНК складываться в двух- и трехмерные формы.

Авторы исследования построили трехмерную структуры на массивах золотых пластин с расположенными на них короткими участками ДНК. К ним крепятся восьмигранные рамки ДНК, которые самособираются в трехмерные каркасы. Золотые массивы обеспечивают рост трехмерных каркасов ДНК желаемых форм и направлений, что позволяет интегрировать их в полупроводниковые пластины. Затем эти каркасы покрыли оксидом кремния, добавили полупроводник оксид олова и подключили к каждой структуре по два электрода. В результате получились световые датчики, выдающие электрический сигнал под действием фотонов.

«Мы показали, что можем не только создавать 3D-структуры из ДНК, но и интегрировать их в микрочипы в рамках рабочего процесса изготовления электронных устройств, — сказал Олег Ганг, соавтор исследования. — Мы можем масштабируемым образом разместить тысячи таких структур в определенных местах кремниевых пластин. Это означает, что мы можем кардинально изменить способ изготовления сложных трехмерных электронных устройств».

В будущем Ганг и его коллеги намереваются использовать свой метод для создания более сложных электронных устройств с использованием нескольких материалов.

Методы хранения или преобразования данных в молекулах ДНК уже существуют, некоторые даже есть в продаже. Технология, которую представили ученые из США, еще больше приближается к возможностям традиционной электроники. Теперь у полимерных структур появилась возможность и производить вычисления, и многократно записывать данные.