Aangezien de continue miniaturisering in de micro-elektronica al tegen de fysieke grenzen aanloopt, onderzoekers zijn op zoek naar nieuwe methoden voor de fabricage van apparaten. Een veelbelovende kandidaat is de DNA-origamitechniek waarbij individuele strengen van het biomolecuul zichzelf assembleren tot willekeurig gevormde nanostructuren. De vorming van hele circuits, echter, vereist de gecontroleerde positionering van deze DNA-structuren op een oppervlak – iets wat voorheen alleen mogelijk was met zeer uitgebreide technieken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hebben een eenvoudigere strategie bedacht die DNA-origami combineert met zelfgeorganiseerde patroonvorming. De methode van de onderzoekers staat in het wetenschappelijke tijdschrift nanoschaal het huidige probleem.

Dr. Adrian Keller van het HZDR Institute of Ion Beam Physics and Materials Research beschrijft de nieuwe methode:"De schoonheid ervan ligt in het feit dat we de natuur gewoon zijn gang laten gaan zodra we het noodzakelijke kader hebben gecreëerd." In de DNA-origamitechniek, de DNA-structuren assembleren zichzelf als lange strengen van het biomolecuul vouwen tot complexe, vooraf gedefinieerde vormen op nanoschaal door te koppelen met meerdere kleinere DNA-strengen. De natuurkundigen gebruikten de techniek om buisjes te maken met een lengte van 412 nanometer en een diameter van zes nanometer. Deze structuren kunnen worden gebruikt als steigers voor het vervaardigen van nano-elektronische componenten zoals nanodraden.

Om deze nanobuisjes op het oppervlak uit te lijnen, de onderzoekers baseerden zich op een principe van zelforganisatie dat eigenlijk heel gewoon is in de natuur. Wind kan bijvoorbeeld geordende patronen vormen op een zandstrand. "Vergelijkbare processen zijn hier aan het werk, " legt Keller uit. "We bestralen het oppervlak waarop we de nanostructuren willen plaatsen - in ons geval de siliciumwafels - met ionen. Dit resulteert in het spontaan verschijnen van geordende nanopatronen die lijken op miniatuurzandduinen. Op dat punt, ons werk is zo goed als gedaan omdat natuurlijke processen het werk overnemen en al het werk doen."

Door elektrostatische interacties tussen de geladen DNA-nanostructuren en het geladen oppervlak, de nanobuisjes aligneren zich in de valleien van de duinen. Keller zegt:"Deze techniek werkt zo goed dat niet alleen de kleine buisjes de golvende patronen volgen, ze repliceren zelfs incidentele patroondefecten. Dit betekent dat deze techniek ook de productie van gebogen nanocomponenten mogelijk moet maken." De maximale uitlijning die de onderzoekers van Dresden konden verkrijgen, was bij een patroongolflengte van 30 nanometer. we kijken alleen naar een totale opbrengst van 70 procent van nanobuisjes die perfect het patroon volgen, " geeft Keller toe. "Maar het is nog steeds indrukwekkend gezien het natuurlijke proces dat we hebben gebruikt."

Omdat, in tegenstelling tot eerdere benaderingen, volgens Keller, de nieuwe techniek is snel, goedkoop, en eenvoudig. "Tot nu, we moesten gebruikmaken van lithografische technieken en het oppervlak behandelen met chemicaliën om de DNA-nanostructuren op één lijn te brengen. Dit levert weliswaar het gewenste resultaat op, maar het bemoeilijkt desalniettemin de processen. Onze nieuwe techniek biedt een veel eenvoudiger alternatief." Omdat het uitlijnen van de kleine buizen uitsluitend gebaseerd is op elektrostatische interactie met het voorgestructureerde oppervlak, met behulp van deze specifieke methode kunnen de nanobuisjes ook worden gerangschikt in complexere arrays zoals elektronische circuits. Keller is ervan overtuigd dat ze aan individuele transistors kunnen worden bevestigd, bijvoorbeeld, en sluit ze elektrisch aan:"Op deze manier Op DNA gebaseerde nanocomponenten kunnen worden geïntegreerd in technologische apparaten en bijdragen aan verdere miniaturisering."