美國喬治亞大學(University of Georgia) 攜手以色列內蓋夫班-古里昂大學(Ben-Gurion University of the Negev;BGU)的研究人員,利用DNA分子開發出一款據稱是全球最小的電晶體,實際尺寸僅有單分子的大小。

這項主題為「以嵌入實現高整流比DNA組成的分子整流器」研究發表於最新一期的《自然化學》(Nature Chemistry)期刊,文中詳細描述由以色列與美國研究人員組成的跨國研究團隊如何利用DNA的可預測性、多樣化與可編程性,設計出首款單分子電子元件。

研究人員藉由將小分子(coralyne)嵌入於客製11對雙螺旋DNA的特定位置,從而建構出一種DNA分子整流器。

根據測量DNA–coralyne分子連接的電流-電壓曲線,意外地在1.1V電壓時表現出整流率約為15 的大量整流效應,這與直覺上認為表面上看來對稱的分子結構不同。

研究人員透過基於非平衡格林函數的模式以及密度泛函理論計算參數,發現coralyne在電子狀態分佈引起的空間不對稱性,從而導致所觀察到的整流效果。

「在開發分子電子元件的過程中,創造並表徵世界上最小的二極體,可說是一個重要的里程碑,」BGU化學系教授兼Ilse Katz奈米科技中心研究人員Yoni Dubi表示,「它賦予我們邁向電子傳輸機制的新視野。」

由此取得的奈米級二極體能夠像氣閥般運作,以利於電子以單一方向流動。這些奈米級二極體或分子的組合,具有類似導線、電晶體或二極體等傳統電子元件的特性。

研究人員還看好這種分子電子的發展潛力,可望成為突破摩爾定律超越傳統矽基半導體極限的路徑。

編譯:Susan Hong

(參考原文:The DNA of molecular electronics: nanoscale rectifiers,by Julien Happich)