Utiliser l'origami ADN comme plate-forme pour construire des nanoarchitectures supraconductrices. (gauche) Illustration schématique d'un nanofil d'ADN recouvert de nitrate de niobium suspendu au-dessus d'un canal de nitrure de silicium/oxyde de silicium. (à droite) Image au microscope électronique à balayage à haute résolution (HR-SEM) du canal (noir sur l'image) sur lequel le nanofil d'ADN est suspendu. Dans l'image, le canal apparaît discontinu, reflétant l'ADN suspendu à travers elle (marqué par un rectangle orange en pointillés). La distance entre les deux côtés du canal est d'environ 50 nanomètres, et la largeur du nanofil recouvert de nitrate de niobium à son point le plus étroit est d'environ 25 nanomètres. Crédit :Lior Shani, Philippe Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Chaoulov, Oleg Gang, et Yosef Yeshurun
La quête de composants électroniques toujours plus petits a conduit un groupe international de chercheurs à explorer l'utilisation de blocs de construction moléculaires pour les créer. L'ADN est capable de s'auto-assembler en structures arbitraires, mais le défi avec l'utilisation de ces structures pour les circuits nanoélectroniques est que les brins d'ADN doivent être convertis en fils hautement conducteurs.
Inspiré de travaux antérieurs utilisant la molécule d'ADN comme matrice pour des nanofils supraconducteurs, le groupe a profité d'une récente avancée en bio-ingénierie connue sous le nom d'origami d'ADN pour plier l'ADN en formes arbitraires.
Dans Avances AIP , des chercheurs de l'université Bar-Ilan, Ludwig-Maximilians-Universität München, Université de Columbia, et Brookhaven National Laboratory décrivent comment exploiter l'origami d'ADN comme plate-forme pour construire des nanoarchitectures supraconductrices. Les structures qu'ils ont construites sont adressables avec une précision nanométrique qui peuvent être utilisées comme modèle pour des architectures 3D qui ne sont pas possibles aujourd'hui via les techniques de fabrication conventionnelles.
Le processus de fabrication du groupe implique une approche multidisciplinaire, à savoir la conversion des nanostructures d'origami d'ADN en composants supraconducteurs. Et le processus de préparation des nanostructures d'origami d'ADN implique deux composants majeurs :un ADN monocaténaire circulaire comme échafaudage, et un mélange de brins courts complémentaires agissant comme des agrafes qui déterminent la forme de la structure.
Utilisation de l'origami d'ADN comme plate-forme pour construire des nanoarchitectures supraconductrices. Image de microscopie électronique à transmission (MET) de fils d'origami d'ADN avant le revêtement. Crédit :Lior Shani, Philippe Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Chaoulov, Oleg Gang, et Yosef Yeshurun
"Dans notre cas, la structure est un fil d'origami d'ADN d'environ 220 nanomètres de long et 15 nanomètres de large, " a déclaré Lior Shani, de l'Université Bar-Ilan en Israël. "Nous avons déposé les nanofils d'ADN sur un substrat avec un canal et les enduisons de nitrure de niobium supraconducteur. Ensuite, nous suspendons les nanofils sur le canal pour les isoler du substrat pendant les mesures électriques."
Les travaux du groupe montrent comment exploiter la technique de l'origami ADN pour fabriquer des composants supraconducteurs qui peuvent être intégrés dans un large éventail d'architectures.
"Les supraconducteurs sont connus pour faire circuler un courant électrique sans dissipation, " dit Shani. " Mais les fils supraconducteurs aux dimensions nanométriques donnent lieu à des fluctuations quantiques qui détruisent l'état supraconducteur, ce qui se traduit par l'apparition d'une résistance à basse température."
En utilisant un champ magnétique élevé, le groupe a supprimé ces fluctuations et réduit environ 90 % de la résistance.
"Cela signifie que notre travail peut être utilisé dans des applications telles que les interconnexions pour la nanoélectronique et de nouveaux dispositifs basés sur l'exploitation de la flexibilité de l'origami d'ADN dans la fabrication d'architectures supraconductrices 3-D, tels que les magnétomètres 3D, " dit Shani.
