ДНК-оригами помогло собрать сверхпроводящие нанопровода

Физики придумали, как с помощью технологии ДНК-оригами производить сверхпроводящие нанопровода произвольной формы и длины. Благодаря этому, возможно, их можно будет применять для производства наноэлектроники. Статью с результатами экспериментов опубликовал научный журнал AIP Advances.

За последние годы ученые выделили множество органических соединений, которые могут заменить кремний и другие полупроводники в компьютерных чипах. Многие подобные соединения уже применяют при разработке светодиодных и жидкокристаллических дисплеев, датчиков и различных медицинских и научных приборов.

При этом синтезировать органические молекулы, которые могли бы проводить ток и благодаря этому заменить металлы, оказалось гораздо сложнее. Например, одно такое вещество ученые нашли лишь три года назад. Это белок интегрин, который покрывает поверхность человеческих клеток. Оказалось, что его фрагменты могут проводить ток почти без потерь.

Исследователи из Израиля и США недавно обнаружили, что молекулы ДНК с прикрепленными к ними наночастицами металлов можно использовать как каркас для сложных композитных сверхпроводников. Подобную технологию они захотели объединить с ДНК-оригами. Так называют метод, с помощью которого одиночные нити ДНК можно использовать для сборки сложных трехмерных конструкций, которые могут двигаться, взаимодействовать с объектами окружающей среды и решать разные практические задачи.

Ученые предположили, что на основе ДНК-оригами можно создать технологию, благодаря которой можно будет собирать нанопровода произвольной формы, длины и размеров. Для этого физик из Университета Бар-Илан Лиор Шани и его коллеги собрали несколько нанопроводов длиной около 200 нм и толщиной в 25 нм. Эту структуру ученые прикрепили к поверхности специальной наноконструкции, которая состояла из кремниевой подложки и двух сверхпроводящих электродов, а потом изучили физические свойства нанопровода.

"Обычные сверхпроводники проводят ток без потерь при сверхнизких температурах. Для нанопроводов это не характерно, так как внутри них возникают квантовые флуктуации, которые разрушают сверхпроводящее состояние. Мы подавили эти флуктуации мощными магнитными полями, что снизило сопротивление нанопроводов на 90%", – объяснил Шани.

Успешное завершение экспериментов с этими наноструктурами, как считают израильские физики, открывает дорогу для использования сверхпроводников в наноэлектронике и для разработки новых научных и промышленных приборов, в том числе сверхчувствительных датчиков магнитных полей, квантовых усилителей сигналов и различных сенсоров.