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近日出版的英國《自然》雜志,其封面刊登了一張?zhí)貏e的美洲地圖的放大版。這張地圖的比例是1比200萬億,從美國洛杉磯到紐約只有幾十分之一納米,500億份該地圖可以裝進一滴水里。這個用DNA做出的地圖,是至今為止在實驗室里制作的最大、最精密的物品。該地圖的制作者是美國加州理工學院資深研究員保羅·羅斯蒙德。他將自己研究出的這項新技術(shù),稱為“DNA折紙術(shù)”。
多年來,美國加州理工學院的科學家們一直致力于DNA結(jié)構(gòu)的研究,并發(fā)明了一種所謂的“DNA折紙術(shù)”?!癉NA折紙術(shù)”就是將天然DNA單鏈中的長鏈進行反復折疊,并用短鏈加以固定,由此就能繪出方形、星形等一系列對稱的DNA圖形。半導體行業(yè)恰好可以利用這一點。據(jù)了解,在IBM的構(gòu)想中,利用DNA分子結(jié)構(gòu)研制的芯片上,其電子線路間的距離將僅為6納米左右,相比起45納米標準,這將是一個大幅改進。利用這種技術(shù),IBM公司將研制出更小、更便宜的微處理器芯片。
NA不僅是包含生物信息的分子,而且能夠作為微環(huán)境下的組建材料??茖W家可先用酶將DNA分子“切”開,然后在模具中重新組建其雙螺旋結(jié)構(gòu)。然而,納米裝配仍是一種造價昂貴的復雜技術(shù),要一個分子接一個分子的操作,且需在真空或超低溫環(huán)境中進行。
羅斯蒙德發(fā)明的“DNA折紙術(shù)”,是一項簡單且廉價的技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)蝹€DNA鏈根據(jù)模具的樣式隨意擺放,為DNA計算機和納米尺度設備的制作開拓了道路。羅斯蒙德已用DNA分子制作了各種圖形,除這幅美洲地圖外還包括一個五角星、一片雪花圖案、一個雙螺旋形以及一幅美國地圖。羅斯蒙德說:“DNA折紙術(shù)如此簡單,能讓來自不同領域的科學家輕而易舉地創(chuàng)造、研究他們夢寐以求的復雜的納米結(jié)構(gòu)。”
DNA以其獨特的納米尺度、分子線性結(jié)構(gòu)、物理化學穩(wěn)定性、力學剛性、自我識別能力以及自組裝等優(yōu)勢,正逐步被應用于分子生物學和電子學領域。以DNA為模板,構(gòu)筑納米材料及分子器件,正成為一個新的研究熱點。
美國威斯康星大學的埃德·史密斯,在《自然》雜志有關(guān)“DNA折紙術(shù)”的一篇評論中寫道:“這項研究顯現(xiàn)出來的結(jié)果確實令人吃驚不已?!奔~約大學納米技術(shù)專家納定·賽門說:“從某種意義上講,‘DNA折紙術(shù)是一項革命性變化,它確實改變了人們做事的方法。這個技術(shù)可以為微電子部件搭建平臺。也可以加入酶,形成一個微小的蛋白質(zhì)工廠。”