7、DNA折纸：自组装电路板的新前沿

DNA折纸：自组装电路板的新前沿

1. MQCA与DNA折纸技术概述

在室温下，磁量子元胞自动机（MQCA）已通过实验展示了其功能，为全磁信息处理系统提供了原理验证。MQCA方案与自组装策略天然匹配，因为相邻的纳米磁体只需彼此靠近放置，无需用导线连接。然而，纳米级MQCA面临的核心挑战是图案化问题。目前，测试平台系统使用电子束光刻（EBL）图案化技术来制造小至30 nm x 60 nm x 80 nm的纳米磁体，但EBL技术要将尺寸再缩小一个数量级极为困难，且它是一种串行技术。

为了应对未来的纳米制造任务，人们将更多注意力转向自组装技术。自组装本质上是并行的，这是其优势，但通过自组装制造异质结构非常困难。而DNA折纸技术为亚100 nm尺度的并行自组装以及与100 nm至微米尺度的自上而下光刻技术的集成提供了潜在可能。

许多研究人员利用DNA的各种特性来组装具有电子功能的材料。例如，Erik Winfree对DNA瓦片的最初研究，以及后来Paul Rothemund在DNA折纸方面的工作，都推动了利用DNA折纸作为模板来设定初始条件以编程瓦片组装。在DNA折纸的周边最多可放置36种不同的“输入”链，以招募和组织其他DNA纳米结构。在2009年FNANO会议上的报告中，展示了利用DNA折纸将两根碳纳米管组装成交叉几何形状，这表明可以在折纸上附着和定向纳米线。此外，DNA的金属化也是可行的，Chengde Mao的团队已在DNA模板上沉积了银纳米线，获得了具有良好电连续性的20 - nm导线。Hao Yan的团队则展示了金纳米粒子与DNA瓦片阵列的结合可以使它们卷曲形成各种小管，这可能对光子系统有用。

研究认为，MQCA是基于DNA折纸自组装的一个有前景的目标。本