一支由以色列科学家牵头的队伍正在试验可操作的DNA电线,有可能成为打造下一代电脑的突破性研究。

由微粒组成的电路一直以来都是电脑微型化的希望,而开发这种电路的主要障碍就是如何找到合适的电线。被寄予厚望的是DNA,因为它自己可以合成复杂的形状,当然也就可以是一个微型电路。但是目前还没有人能成功让DNA导电。

经过多年研究,科学家们首次成功做到了这一点,把电荷传导给他们设计的一段四线DNA 微粒电路。科学家们说本周在《自然纳米技术》杂志上发表的研究发现可能在未来几年内生产出更小、更好、更便宜的电脑芯片。

“这项研究为实现在DNA基础上编程的分子电子电路奠定了基础,这意味着在未来我们可能见到新一代的电脑电路,那将会更精密、更便宜、制造更简单。”来自耶路撒冷希伯来大学的丹尼• 波拉斯(Danny Porath)教授如是说。波拉斯教授同来自特拉维夫大学分子生物医学方向的亚历山大•科特里亚(Alexander Kotlyar)教授一起主持了这项研究。

这项研究的其他参与者分别来自意大利、西班牙、塞浦路斯、丹麦和美国的机构,包括哥伦比亚大学。

微型化一直是电脑工程进步的一个衡量标准,电脑一直在变小。这要归功于微电子,但是在很多年里,产业界的专家们一贯提出警示,那就是这个领域“自上而下”的途径,比如从更大的材料上切割下来的电脑零件,可能会在电脑微型化这条路上适得其反。尤其是像电晶体这种让电脑“思考”的部位,要想缩短其间的距离已经变得越来越难,越来越贵。

为了不断缩小电脑的体积,科学家们试图让零件能够“自下而上”地一个原子挨着一个原子这样自身合成。由于分子已然是原子最小的稳定合成体,最终实现这个目标的可能就是分子电子。

过去15年里,波拉斯和科特里亚两位教授一直在寻求解决方案。在上周发表的研究中,他们及其同事报告说可能已经找到了一个方法。这些科学家们展示了四线DNA可以传导超过100微微安培的电至100纳米远,这个距离相当于稍微不那么严格的条件下能做到的距离的10倍。

研究结果初步证明一条DNA合成的分子可以充当电线。虽然这还有待进一步证实,科学家们已经胸有成竹可以通过二重螺旋线的方式让四线DNA自我合成。他们预测,在未来的几年里就可以制造出带DNA电线的分子电路。

“我们是第一个通过自我合成的单个长分子来进行可控导电的”,波拉斯教授说,“朝着实现可编程的电路的最终目标,我们还在继续研究。”

这样的电路能让电晶体和二极管更紧密地绑在一起,这两个部件也是由其他类型的分子构成。最终,电路将会变得更快更有效率。有些人期望分子电路比起硅片微处理器那样简单的二元逻辑,能更接近于人脑的思考,从而使处理器运行效果更棒。

为了达到这个目的,科学家们正在努力改进他们的DNA电线。基于研究测试过的理论模型,他们相信电在电线中的移动方式是从一段跳跃到另一段,因而他们希望可以通过改进这一机制来提高导电性。同时他们也试图让电线实现自我合成。

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