Os fabricantes de eletrônicos procuram constantemente maneiras de tornar mais rápido, chips de computador mais baratos, frequentemente cortando custos de produção ou diminuindo o tamanho dos componentes. Agora, pesquisadores relatam que o DNA, o material genético da vida, pode ajudar a atingir esse objetivo quando é moldado em formas específicas por meio de um processo que lembra a antiga arte da dobra de papel.

Os pesquisadores apresentam seu trabalho hoje no 251º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS). ACS, a maior sociedade científica do mundo, está realizando a reunião aqui até quinta-feira.

"Gostaríamos de usar o tamanho muito pequeno do DNA, capacidades de emparelhamento de base e capacidade de automontagem, e direcioná-lo para fazer estruturas em nanoescala que poderiam ser usadas para eletrônicos, "Adam T. Woolley, Ph.D., diz. Ele explica que os menores recursos em chips produzidos atualmente por fabricantes de eletrônicos têm 14 nanômetros de largura. Isso é mais de 10 vezes maior do que o diâmetro do DNA de fita simples, o que significa que este material genético pode formar a base para chips de menor escala.

"O problema, Contudo, é que o DNA não conduz eletricidade muito bem, ", diz ele." Portanto, usamos o DNA como um andaime e, em seguida, montamos outros materiais no DNA para formar a eletrônica. "

Para projetar chips de computador semelhantes em função aos que o Vale do Silício produz, Woolley, em colaboração com Robert C. Davis, Ph.D., e John N. Harb, Ph.D., na Brigham Young University, está desenvolvendo o trabalho anterior de outros grupos sobre origami de DNA e nanofabricação de DNA.

A forma mais familiar de DNA é uma dupla hélice, que consiste em duas fitas simples de DNA. Bases complementares em cada par de fios para conectar os dois fios, muito parecido com os degraus de uma escada torcida. Mas para criar uma estrutura de origami de DNA, os pesquisadores começam com uma longa fita única de DNA. O fio é flexível e flexível, um pouco como um cadarço. Os cientistas então o misturam com muitas outras fitas curtas de DNA - conhecidas como "grampos" - que usam o emparelhamento de bases para reunir e reticular múltiplos, segmentos específicos do fio longo para formar uma forma desejada.

Contudo, A equipe de Woolley não se contenta em apenas replicar as formas planas normalmente usadas em circuitos bidimensionais tradicionais. “Com duas dimensões, você está limitado na densidade de componentes que pode colocar em um chip, "Woolley explica." Se você pode acessar a terceira dimensão, você pode incluir muito mais componentes. "

Kenneth Lee, um estudante de graduação que trabalha com Woolley, construiu um 3D, estrutura de origami de DNA em forma de tubo que se projeta como uma chaminé de substratos, como o silício, que formará a camada inferior de seu chip. Lee tem experimentado anexar fitas curtas adicionais de DNA para prender outros componentes, como partículas de ouro de tamanho nanométrico, em locais específicos no interior do tubo. O objetivo final dos pesquisadores é colocar esses tubos, e outras estruturas de origami de DNA, em locais específicos do substrato. A equipe também ligaria as nanopartículas de ouro das estruturas com nanofios semicondutores para formar um circuito. Em essência, as estruturas do DNA servem como vigas para construir um circuito integrado.

Lee está atualmente testando as características do DNA tubular. Ele planeja anexar componentes adicionais dentro do tubo, com o objetivo eventual de formar um semicondutor.

Woolley observa que uma instalação de fabricação de chips convencionais custa mais de US $ 1 bilhão, em parte porque o equipamento necessário para atingir as dimensões minúsculas dos componentes do chip é caro e porque o processo de fabricação de várias etapas requer centenas de instrumentos. Em contraste, uma instalação que aproveita o talento do DNA para a automontagem provavelmente implicaria em um financiamento inicial muito menor, ele afirma. “A natureza trabalha em grande escala, e é muito bom em montar coisas de maneira confiável e eficiente, ", diz ele." Se isso pudesse ser aplicado na fabricação de circuitos para computadores, há potencial para uma enorme economia de custos. "