Bygger mikrobrikker ved hjelp av DNA

IBM-teknikk kan åpne for enda mindre og raskere prosessorer.

IBM kunngjorde i går, sammen med California Institute of Technology (Caltech), et forskningsresultat som kan vise seg å bli et viktig gjennombrudd for den videre krympingen av kretser i mikrobrikker. Slik krymping er sentralt i å gjøre brikkene raskere, mer energieffektive og billigere å produsere.

Forskere ved IBM og Paul W. K. Rothemund ved Caltech har gjort et framskritt i forsøkene på å kombinere litografisk modellering med selvmontering. Dette innebærer at man tar i bruk en metode for å dandere DNA-origami-strukturer på overflater som er kompatible med dagens utstyr for halvlederproduksjon.

Teknikken kan være et svar på problemene som i dag ser ut til å ramme litografiteknologier for størrelse som er mindre enn 22 nanometer. Med IBMs tilnærming, som tar i bruk DNA-molekyler som en slags stillas, vil millioner av karbon-baserte nanorør kunne anbringes og selvmonteres i nøyaktige mønstre.

Ifølge IBM er det sentrale i tilnærmingen det faktum at posisjonerte DNA-nanostrukturer kan fungere som stillaser, eller miniatyr-kretskort, for nøyaktig montering av komponenter som karbon-nanorør, nanotråder og nanopartikler som er langt mindre enn det som er mulig med dagens produksjonsteknikker for halvledere.

IBM-forskere bruker DNA-origami som stillaser for å bygge små kretskort. Bildet viser triangelformede DNA-nanostrukturer som er knyttet til brede linjer på en litografisk mønstret overflate.
IBM-forskere bruker DNA-origami som stillaser for å bygge små kretskort. Bildet viser triangelformede DNA-nanostrukturer som er knyttet til brede linjer på en litografisk mønstret overflate.

- Kostnaden knyttet til krymping av detaljene for å forbedre ytelsen er en begrensende faktor for å holde følge med Moores lov og en bekymring på tvers av halvlederindustrien. Kombinasjonen av denne rettede selvmoteringen med dagens produksjonsteknologi kan med tiden føre til betydelige innsparinger i de mest kostbare og utfordrende delene av brikkeproduksjonsprosessen, sier Spike Narayan, vitenskap- og teknologisjef ved IBM Almaden Research Center, i en pressemelding.

Selve teknikken for å framstille DNA-origamien er utviklet ved Caltech og fører til at enkeltstående DNA-molekyler selvmonteres via en reaksjon mellom en lang streng med virus-DNA og en blanding av ulike, korte, syntetiske oligonukleotid-strenger. Disse segmentene fungerer som heftestifter og folder virus-DNA-et om til ønskede 2D-former gjennom komplementær basepar-binding.

De korte heftestiftene kan omformes til å tilby vedleggsplasser for komponenter i nanometerstørrelsen, hvor avstanden mellom plassene kan være så liten som 6 nanometer. På denne måten skal DNA-nanostrukturer som kvadrater, triangler og stjerner kunne framstilles med kanter i størrelsen 100 til 150 nanometer og med tykkelse tilsvarende bredden på den doble DNA-spiralen.

Mer om forskernes arbeid finnes i en artikkel i septemberutgaven av Nature Nanotechnology.

Til toppen