蛋白質(zhì)電路獲得專利 使微電子學(xué)產(chǎn)生飛躍
根據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,亞利桑那大學(xué)工程師模擬生物生長發(fā)明的蛋白質(zhì)電路制造工藝獲得美國專利。該制造工藝是生物工程的一項(xiàng)突破,通過將生物過程和無電鍍銅沉積結(jié)合起來,制成了內(nèi)部是銅、外部是蛋白質(zhì)的絕緣導(dǎo)線,可用來構(gòu)建電路,這將使微電子學(xué)產(chǎn)生巨大飛躍,或?qū)⑼耆淖兾?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=芯片',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">芯片制造的 方向,使之進(jìn)入生物組裝時代。
該工藝的專利號為US 7,862,652 B2。發(fā)明人表示,很高興這項(xiàng)技術(shù)得到認(rèn)可,下一步是把該工藝從研究領(lǐng)域應(yīng)用到納米設(shè)備和制造過程中,用于開發(fā)微芯片或其他相關(guān)過程。 專利的關(guān)鍵部分是將銅沉積到一種絕緣的微管蛋白內(nèi)部,制成納米級線路。這種微管內(nèi)直徑15納米,外直徑25納米,可以生長到幾微米。紅血細(xì)胞直徑為8微米,在它上面能并排分布320個微管。專利發(fā)明人、亞利桑那大學(xué)材料科學(xué)與工程教授皮埃爾·戴米爾解釋說,在天然細(xì)胞的有絲分裂過程中,微管負(fù)責(zé)將DNA(脫氧核糖核酸)和染色體隔開,它們從一種名為伽瑪微管蛋白(gamma tubulin)的種子蛋白中產(chǎn)生,可按照需要生長或萎縮、出現(xiàn)或消失。 研究小組在線路開端印上伽瑪微管蛋白,在線路終點(diǎn)印上某種多肽,多肽是氨基酸鏈,是構(gòu)建蛋白質(zhì)的基材。許多微管會長出來,但只有一些能到達(dá)終點(diǎn),所有線路連接完成后,微管生長的溶液就會變化,沒能到達(dá)終點(diǎn)的微管會消失,留下的微管則浸泡在銅鹽溶液中。 “關(guān)鍵是讓微管內(nèi)部的銅比外面的先行硬化!焙献靼l(fā)明人、材料科學(xué)與工程系的斯瑞尼·洛哈文和學(xué)生共同改良了生物沉積過程,這一改良不會破壞微管的功能 和結(jié)構(gòu)。他解釋說,微管內(nèi)部會自發(fā)形成一種組氨酸,對銅有很強(qiáng)的親和性,金屬化過程由此開始。恰當(dāng)掌握銅鹽循環(huán)周期的時機(jī),銅就會只在微管內(nèi)部形成,成為 微細(xì)的絕緣導(dǎo)線。 研究人員表示,傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造技術(shù)已無法滿足對芯片微型化的迫切需求,而生物組裝技術(shù)模擬了生物生長的方式,提供了一種能在原子和分子水平上按照需要控制結(jié)構(gòu)形成的工藝過程。 戴米爾還指出,微管蛋白納米線天然絕緣,讓設(shè)計(jì)人員能更自由地排布線路,這是非絕緣線路如光刻技術(shù)(photolithography)做不到的。除此之外,它還能在模擬光合作用的太陽能電池中汲取電流,作為電子通道與外部連接。 |