基于DNA折纸术的碳纳米管分子逻辑电路研究

随着微电子器件集成度的提高，缩小芯片来改善性能所衍生的成本，是科技能否跟上摩尔定律的主要限制因素；同时也是半导体产业所共同的关切。能显著缩小晶体管尺寸的纳米电子技术尤其引人注目，其中碳纳米管因其具有独特的优良特性被视为替代硅材料的一个理想选择。采用Rothemund的DNA"折纸术"，事先对DNA链的序列通过计算机程序进行设计；用DNA分子修饰碳纳米管，并"绘制"各种形状的电子元器件；利用碱基互补的原理在预定的位置上合成或生长碳纳米管，来形成碳纳米管阵列。再通过引导金属颗粒在DNA分子表面的聚焦，进一步构建碳纳米管分子逻辑电路，有望使目前电子线路间近乎65纳米的最小间距缩小到6纳米左右。这意味着，通过对碳纳米管的可控排列操作，使目前逻辑电路发展的线宽瓶颈有望再次获得突破。通过对本项目的研究，有望有效平衡芯片的性价比，同时缓解改善芯片性能的限制因素。

随着微电子器件集成度的提高，缩小芯片来改善性能所衍生的成本，是科技能否跟上摩尔定律的主要限制因素；同时也是半导体产业所共同的关切。能显著缩小晶体管尺寸的纳米电子技术尤其引人注目，其中碳纳米管因其具有独特的优良特性被视为替代硅材料的一个理想选择。本项目对基于DNA折纸术的碳纳米管分子逻辑电路进行了研究，取得了初步的研究成果。主要研究内容包括：构造DNA编码序列数据库；研究微流控技术在DNA自组装中的应用；采用Rothemund的DNA"折纸术"，通过对DNA链的序列计算机程序设计；用DNA分子修饰碳纳米管，"绘制"基本电子元器件；利用碱基互补的原理在预定的位置上合成或生长碳纳米管，来形成碳纳米管阵列。进一步构建碳纳米管分子逻辑电路；通过本项目的实施，获河南省自然科学优秀学术论文奖一等奖2项，二等奖4项；通过“国际先进水平”省级科技成果鉴定2项，发表学术论文20余篇，其中SCI收录5篇次，EI收录12篇次。申请发明专利6项。