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幾十年來,小工具製造商一直依賴於不斷縮小的微晶片來製造更便攜但功能更強大的裝置。但是,隨著用於製造這些晶片的元件變得越來越小,寬度以幾十奈米而不是數百奈米來衡量,它們變得越來越難以組裝。
由於微晶片是執行邏輯功能的引擎,使計算機、手機和無數其他電子產品執行,像 IBM 這樣的技術製造商一直在尋求在更小的空間內更緊密地封裝更多的電晶體。
現在出現了一個潛在的解決方案。IBM 研究院和加州理工學院的研究人員表示,他們可能已經找到了一種方法,透過使用合成 DNA 和微小的光刻模板來控制矽奈米線、碳奈米管和其他微小元件在微晶片上的放置。科學家們使用 DNA 分子作為支架,以幫助以精確的模式沉積數百萬奈米級顆粒,這是一項將發表在 9 月號 Nature Nanotechnology 雜誌上的研究的結論。(大眾科學是自然出版集團的一部分)。這些模板有助於奈米粒子保持其形狀。
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當 DNA 摺疊成某些類似摺紙的結構時,甚至有可能將元件放置在相隔六奈米的位置(甚至比細胞膜還薄),而傳統的半導體制造技術正努力實現小於 22 奈米的放置精度(這個數字在幾年前還被認為遙不可及)。
DNA 摺紙術是透過使用數百個短 DNA 鏈(也稱為“釘”)將更長的遺傳鏈摺疊成奈米級形狀和圖案而建立的。一些研究人員認為,DNA 摺紙術證明可以控制微觀材料以形成特定物體,包括更小的電路。
技術製造商正在尋找方法來跟上摩爾定律,這是英特爾聯合創始人戈登·摩爾在 1965 年提出的一個觀察,即積體電路上放置的電晶體數量每兩年翻一番。IBM 阿爾馬登研究中心(位於加利福尼亞州聖何塞)科學與技術經理 Spike Narayan 在一份準備好的宣告中表示,不斷縮小電子元件以提高效能的成本是跟上摩爾定律的限制因素,並且是“整個半導體行業都關心的問題”。IBM 正在尋求更好的方法,在奈米尺度上組裝微晶片元件,而無需更換現有的晶片製造技術。
這樣做的一個缺點是,更小的元件會產生更高的複雜性,並且需要某種方法來散發熱量,以防止其破壞周圍的電路。
當然,IBM 和其他科技公司還有一些時間來解決這個問題:《英國衛報》報道稱,該公司表示,其 DNA 微晶片至少還需要十年才能上市。
三角形 DNA 摺紙附著在模板上的影像 © IBM