ДНК собирает графеновые транзисторы

Команда из Стэнфорда, возглавляемая профессором Женань Бао (Zhenan Bao) впервые продемонстрировала выращенные с использованием ДНК узкие полоски графена и работающие транзисторы на их основе.

Учитывая миниатюрные размеры материала и его благоприятные электрические свойства, графеновые нанополоски могут позволить создавать очень быстродействующие чипы, потребляющие ничтожное количество энергии, считает Бао. Однако, получение таких полосок, толщиной всего в один атом и шириной в 20-50 атомов представляет серьезную технологическую проблему.

В поисках ее решения ученые пришли к идее использовать в качестве сборочного механизма ДНК. Физически, тонкие и длинные молекулы ДНК имеют размеры, сопоставимые с габаритами создаваемых нанополосок. Химически, они содержат атомы углерода — материал, формирующий графен.

Бао и ее коллегам удалось заставить химические и физические свойства ДНК работать в нужном направлении, о чем было рассказано на страницах издания Nature Communications.

Сначала, тонкая пластинка кремния, служащая подложкой для создаваемого транзистора, была опущена в раствор бактериальной ДНК. Затем, белковые молекулы, с применением известной техники, были уложены в относительно прямые параллельные линии на поверхности пластины и обработаны раствором медной соли. Химические свойства раствора позволяли ДНК поглощать ионы меди.

После этого, пластину нагрели и поместили в метановую атмосферу. Высокие температуры инициировали химическую реакцию, освободившую некоторые атомы углерода в ДНК и метане. Эти свободные атомы быстро объединились, сформировав устойчивую гексагональную структуру графена. Поскольку атомы оставались поблизости от места, где они освободились из цепочки ДНК, формируемые графеновые ленты повторяли очертания белковых молекул.

В дальнейшем, из таких лент были изготовлены экспериментальные транзисторы.

По словам Бао, этот процесс, разрабатывавшийся уже около двух лет, нуждается в значительном усовершенствовании. Не все атомы формируют двумерную структуру — в отдельных местах возникают утолщения, более напоминающие графит.

Тем не менее, сборка с применением ДНК отчетливо позиционирует графен в качестве одного из серьезных претендентов на место кремния. Данный метод хорошо масштабируем, он обеспечивает высокое разрешение и низкую себестоимость продукции, что весьма привлекательно в свете перспектив промышленного внедрения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI