美國哥倫比亞大學工程學院和布魯克海文國家實驗室科學家攜手,维纳利用DNA分子自組裝技術,米电首次實現了三維納米電子器件的器件自主構建。相關研究論文3月28日發表於《科學進展》雜誌。首次实现
從二維到三維能顯著增加電子產品的自主密度和計算能力,這一新工藝也有助於開發受大自然啟發的构建人工智能係統。例如,维纳模仿人腦天然三維結構的米电電子器件,在運行模仿人腦的器件人工智能係統的效率有望優於二維架構。
現有電子製造工藝如同精密切割鑽石,首次实现可通過電子束在材料表麵逐層雕刻出電路。自主然而,构建這種自上而下的维纳方式不僅耗能巨大,而且在堆疊多層結構、米电創建複雜結構,器件並以經濟高效的方式製造三維器件時,良品率會斷崖式下跌。
受DNA折紙技術的啟發,研究團隊開發出一種可擴展的納米製造技術。該技術結合了自下而上和自上而下的方法,可在金微陣列上選擇性生長三維DNA框架,從而製造出三維納米結構電子器件。DNA折紙技術的核心原理是將一條長鏈DNA與設計好的短鏈DNA通過堿基互補配對折疊成目標形狀,形成穩定的納米級結構。
研究團隊首先在一塊表麵上鋪設金微型方塊陣列,隨後在其上附著短鏈DNA。金陣列錨定DNA折紙框架並促進其在表麵特定區域有序生長,自組裝成三維DNA框架。
接著,他們使用納米級氧化矽塗覆這些DNA框架,並在其間鑲嵌半導體氧化錫,製造出的氧化錫超晶格被集成為光電流響應器件。結果顯示,這一光傳感器在被照亮時會作出電響應。
研究團隊表示,他們能在矽片上的特定位置放置數千個這樣的結構,這種可擴展方式將徹底改變製造複雜三維電子器件的方式。他們希望借助這一新方法,使用多種材料製造出更複雜的電子器件。