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DNA精確操控碳納米管晶格

發(fā)布時間:2022-08-04 10:46:09  |  來源:科技日報  |  作者:劉霞  |  責任編輯:徐麗麗

美國科學家在最新一期《科學》雜志上發(fā)表論文指出,他們利用DNA精確修改碳納米管晶格,使晶格可以按需精確組裝并按預(yù)期發(fā)揮作用,從而克服了室溫超導(dǎo)體研制過程中此前被認為幾乎無法逾越的障礙,有望催生出能徹底改變電子技術(shù)的室溫超導(dǎo)體。


50多年前,斯坦福大學物理學家威廉·利特爾首次提出室溫超導(dǎo)體,但迄今一直未能真正實現(xiàn)。研究人員指出,目前的超導(dǎo)體只能在極高或極低溫度下使用,而室溫超導(dǎo)體有助研制出超高速計算機,縮小電子設(shè)備的尺寸,研制出性能優(yōu)異的磁懸浮列車,并大幅降低能源使用等。


研究論文合著者、弗吉尼亞大學醫(yī)學院的愛德華·埃格曼博士解釋道,實現(xiàn)利特爾超導(dǎo)體的一種可能方法是修改碳納米管晶格。碳納米管是一種空心圓柱體,尺寸非常小。但這種方法面臨一個巨大的挑戰(zhàn):控制納米管沿線的化學反應(yīng),使晶格可以按需精確組裝,并按預(yù)期發(fā)揮作用。


埃格曼是低溫電子顯微鏡(cryo-EM)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,在最新研究中,他們用到了這一技術(shù)。研究團隊提取出DNA,并利用其來指導(dǎo)化學反應(yīng)。簡而言之,他們利用化學方法在單個分子水平上實現(xiàn)了精確的結(jié)構(gòu)工程構(gòu)建,組裝出了利特爾室溫超導(dǎo)體所需要的碳納米管晶格。埃格曼說:“這項工作表明,利用DNA序列控制相鄰反應(yīng)位點之間的間距,可以對碳納米管進行精準操控。”


埃格曼說,盡管他們造出的晶格目前尚未進行超導(dǎo)性測試,但它驗證了制造利特爾室溫超導(dǎo)體的可能性。而且,他們的DNA引導(dǎo)晶格構(gòu)建方法有望應(yīng)用于多個領(lǐng)域,尤其是物理學領(lǐng)域。此外,新研究也表明,生物學領(lǐng)域的方法實際上可以用于解決物理學和工程學領(lǐng)域的問題。


 
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