Utilizando el origami de ADN como plataforma para construir nanoarquitecturas superconductoras. (izquierda) Ilustración esquemática de un nanoalambre de ADN recubierto de nitrato de niobio suspendido sobre un canal de nitruro de silicio / óxido de silicio. (derecha) Imagen de microscopio electrónico de barrido de alta resolución (HR-SEM) del canal (imagen negra) en el que está suspendido el nanoalambre de ADN. En la imagen, el canal parece discontinuo, reflejando el ADN suspendido a través de él (marcado con un rectángulo naranja discontinuo). La distancia entre los dos lados del canal es ~ 50 nanómetros, y el ancho del nanoalambre recubierto de nitrato de niobio en su punto más estrecho es ~ 25 nanómetros. Crédito:Lior Shani, Philip Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Shaulov, Oleg Gang, y Yosef Yeshurun
La búsqueda de componentes electrónicos cada vez más pequeños llevó a un grupo internacional de investigadores a explorar el uso de bloques de construcción moleculares para crearlos. El ADN es capaz de autoensamblarse en estructuras arbitrarias, pero el desafío de usar estas estructuras para circuitos nanoelectrónicos es que las hebras de ADN deben convertirse en cables altamente conductores.
Inspirado en trabajos anteriores utilizando la molécula de ADN como plantilla para nanocables superconductores, el grupo aprovechó un reciente avance de bioingeniería conocido como origami de ADN para doblar el ADN en formas arbitrarias.
En Anticipos de AIP , investigadores de la Universidad Bar-Ilan, Ludwig-Maximilians-Universität München, Universidad de Colombia, y el Laboratorio Nacional Brookhaven describen cómo explotar el origami de ADN como plataforma para construir nanoarquitecturas superconductoras. Las estructuras que construyeron son direccionables con precisión nanométrica que pueden usarse como plantilla para arquitecturas 3-D que no son posibles hoy en día mediante técnicas de fabricación convencionales.
El proceso de fabricación del grupo implica un enfoque multidisciplinario, a saber, la conversión de las nanoestructuras de origami de ADN en componentes superconductores. Y el proceso de preparación de las nanoestructuras de origami de ADN implica dos componentes principales:un ADN circular de una sola hebra como andamio, y una mezcla de hebras cortas complementarias que actúan como grapas que determinan la forma de la estructura.
Uso de origami de ADN como plataforma para construir nanoarquitecturas superconductoras. Imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de cables de origami de ADN antes del recubrimiento. Crédito:Lior Shani, Philip Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Shaulov, Oleg Gang, y Yosef Yeshurun
"En nuestro caso, la estructura es un alambre de origami de ADN de aproximadamente 220 nanómetros de largo y 15 nanómetros de ancho, "dijo Lior Shani, de la Universidad Bar-Ilan en Israel. "Colocamos los nanocables de ADN en un sustrato con un canal y los cubrimos con nitruro de niobio superconductor. Luego suspendemos los nanocables sobre el canal para aislarlos del sustrato durante las mediciones eléctricas".
El trabajo del grupo muestra cómo explotar la técnica del origami de ADN para fabricar componentes superconductores que se pueden incorporar en una amplia gama de arquitecturas.
"Los superconductores son conocidos por hacer funcionar un flujo de corriente eléctrica sin disipaciones, ", dijo Shani." Pero los cables superconductores con dimensiones nanométricas dan lugar a fluctuaciones cuánticas que destruyen el estado superconductor, lo que da como resultado la aparición de resistencia a bajas temperaturas ".
Al usar un campo magnético alto, el grupo suprimió estas fluctuaciones y redujo aproximadamente el 90% de la resistencia.
"Esto significa que nuestro trabajo se puede utilizar en aplicaciones como interconexiones para nanoelectrónica y dispositivos novedosos basados en la explotación de la flexibilidad del origami de ADN en la fabricación de arquitecturas superconductoras tridimensionales". como magnetómetros 3-D, "dijo Shani.
