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DNA精确操控碳纳米管晶格

来源:科技日报    时间:2022-08-04 14:44


美国科学家在最新一期《科学》杂志上发表论文指出,他们利用DNA精确修改碳纳米管晶格,使晶格可以按需精确组装并按预期发挥作用,从而克服了室温超导体研制过程中此前被认为几乎无法逾越的障碍,有望催生出能彻底改变电子技术的室温超导体。

50多年前,斯坦福大学物理学家威廉·利特尔首次提出室温超导体,但迄今一直未能真正实现。研究人员指出,目前的超导体只能在极高或极低温度下使用,而室温超导体有助研制出超高速计算机,缩小电子设备的尺寸,研制出性能优异的磁悬浮列车,并大幅降低能源使用等。

研究论文合著者、弗吉尼亚大学医学院的爱德华·埃格曼博士解释道,实现利特尔超导体的一种可能方法是修改碳纳米管晶格。碳纳米管是一种空心圆柱体,尺寸非常小。但这种方法面临一个巨大的挑战:控制纳米管沿线的化学反应,使晶格可以按需精确组装,并按预期发挥作用。

埃格曼是低温电子显微镜(cryo-EM)领域的领军人物,在最新研究中,他们用到了这一技术。研究团队提取出DNA,并利用其来指导化学反应。简而言之,他们利用化学方法在单个分子水平上实现了精确的结构工程构建,组装出了利特尔室温超导体所需要的碳纳米管晶格。埃格曼说:“这项工作表明,利用DNA序列控制相邻反应位点之间的间距,可以对碳纳米管进行精准操控。”

埃格曼说,尽管他们造出的晶格目前尚未进行超导性测试,但它验证了制造利特尔室温超导体的可能性。而且,他们的DNA引导晶格构建方法有望应用于多个领域,尤其是物理学领域。此外,新研究也表明,生物学领域的方法实际上可以用于解决物理学和工程学领域的问题。(记者刘霞)


 
 
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