Les fabricants d'électronique recherchent constamment des moyens de rendre plus rapide, puces informatiques moins chères, souvent en réduisant les coûts de production ou en réduisant la taille des composants. Maintenant, les chercheurs rapportent que l'ADN, le matériel génétique de la vie, pourrait aider à atteindre cet objectif lorsqu'il est façonné en des formes spécifiques grâce à un processus rappelant l'art ancien du pliage du papier.

Les chercheurs présentent leurs travaux aujourd'hui à la 251e réunion et exposition nationales de l'American Chemical Society (ACS). ACS, la plus grande société scientifique du monde, tient la réunion ici jusqu'à jeudi.

"Nous aimerions utiliser la très petite taille de l'ADN, capacités d'appariement de base et capacité à s'auto-assembler, et le diriger pour fabriquer des structures à l'échelle nanométrique qui pourraient être utilisées pour l'électronique, " Adam T. Woolley, Doctorat., dit. Il explique que les plus petites caractéristiques des puces actuellement produites par les fabricants d'électronique ont une largeur de 14 nanomètres. C'est plus de 10 fois plus grand que le diamètre de l'ADN simple brin, ce qui signifie que ce matériel génétique pourrait constituer la base de puces à plus petite échelle.

"Le problème, cependant, est que l'ADN ne conduit pas très bien l'électricité, " dit-il. " Nous utilisons donc l'ADN comme un échafaudage, puis nous assemblons d'autres matériaux sur l'ADN pour former de l'électronique. "

Pour concevoir des puces informatiques dont la fonction est similaire à celles que la Silicon Valley produit, Woolley, en collaboration avec Robert C. Davis, Doctorat., et John N. Harb, Doctorat., à l'Université Brigham Young, s'appuie sur les travaux antérieurs d'autres groupes sur l'origami d'ADN et la nanofabrication d'ADN.

La forme la plus familière de l'ADN est une double hélice, qui se compose de deux brins simples d'ADN. Des bases complémentaires sur chaque paire de brins jusqu'à relier les deux brins, un peu comme les barreaux d'une échelle tordue. Mais pour créer une structure d'origami d'ADN, les chercheurs commencent avec un long brin d'ADN. Le brin est souple et souple, un peu comme un lacet. Les scientifiques le mélangent ensuite avec de nombreux autres brins courts d'ADN - appelés " agrafes " - qui utilisent l'appariement de bases pour rassembler et réticuler plusieurs, segments spécifiques du long brin pour former une forme souhaitée.

Cependant, L'équipe de Woolley ne se contente pas de reproduire simplement les formes plates généralement utilisées dans les circuits bidimensionnels traditionnels. "Avec deux dimensions, vous êtes limité dans la densité de composants que vous pouvez placer sur une puce, " explique Woolley. " Si vous pouvez accéder à la troisième dimension, vous pouvez emballer beaucoup plus de composants."

Kenneth Lee, un premier cycle qui travaille avec Woolley, a construit un 3-D, structure d'origami d'ADN en forme de tube qui se dresse comme une cheminée à partir de substrats, comme le silicium, qui formera la couche inférieure de leur puce. Lee a expérimenté la fixation de brins courts supplémentaires d'ADN pour fixer d'autres composants tels que des particules d'or de taille nanométrique à des sites spécifiques à l'intérieur du tube. Le but ultime des chercheurs est de placer de tels tubes, et d'autres structures d'origami d'ADN, à des emplacements particuliers sur le substrat. L'équipe relierait également les nanoparticules d'or des structures avec des nanofils semi-conducteurs pour former un circuit. En substance, les structures d'ADN servent de poutres sur lesquelles construire un circuit intégré.

Lee teste actuellement les caractéristiques de l'ADN tubulaire. Il prévoit de fixer des composants supplémentaires à l'intérieur du tube, dans le but éventuel de former un semi-conducteur.

Woolley note qu'une installation de fabrication de puces conventionnelles coûte plus d'un milliard de dollars, en partie parce que l'équipement nécessaire pour atteindre les dimensions minuscules des composants de la puce est coûteux et parce que le processus de fabrication en plusieurs étapes nécessite des centaines d'instruments. En revanche, une installation qui exploite le talent de l'ADN pour l'auto-assemblage entraînerait probablement un financement de démarrage beaucoup plus faible, il déclare. « La nature travaille à grande échelle, et c'est vraiment bon pour assembler des choses de manière fiable et efficace, " dit-il. " Si cela pouvait être appliqué à la fabrication de circuits pour ordinateurs, il y a un potentiel d'économies énormes."