Nanocables superconductores con ADN

El ADN puede autoensamblarse en estructuras arbitrarias pero el desafío de usar estas estructuras para circuitos nanoelectrónicos es que las hebras de ADN deben convertirse en cables altamente conductores. Investigadores de la Universidad Bar-Ilan, la Universidad Ludwig-Maximilians-Universität München, la Universidad de Columbia y el Laboratorio Nacional Brookhaven (Nueva York), en el artículo DNA origami based superconducting nanowires publicado en la revista AIP Advances, describen la utilización de los origami de ADN como una plataforma base la cual se recubre con un material superconductor (NbN-nitruro de niobio). Las estructuras realizadas con precisión nanométrica son direccionables , ideales para construir arquitecturas 3-D imposibles de realizar mediante los métodos de fabricación convencionales. El proceso para la preparación de nanoestructuras de origami de ADN implica dos componentes principales: un ADN circular de una sola hebra como andamio y una mezcla de hebras cortas complementarias que actúan como grapas determinantes de la forma de la estructura. 

Crédito: Lior Ahani y col. AIP Advances 11, 015130 (2021)

En el artículo, los nanocables de origami de ADN de aproximadamente 220 nm de largo y 15 nm de ancho se moldearon en un chip de SiN/SiO₂ con un canal de 50 nm de ancho. El canal se preparó mediante litografía con haz de electrones seguido del grabado con iones reactivos CHF₃-H₂ (Plasma-Therm, RIE) para eliminar una capa de 25 nm de SiN. El chip, con los nanocables de ADN, se secó durante 12 h al vacío y luego se recubrió con una capa de 10 nm de NbN utilizando un sistema de pulverización catódica proveniente de un magnetrón. Los superconductores hacen funcionar un flujo de corriente eléctrica sin disipaciones pero los cables con dimensiones nanométricas dan lugar a fluctuaciones cuánticas capaces de destruir el estado superconductor originando la aparición de resistencia a bajas temperaturas. El método propuesto suprimió estas fluctuaciones y redujo aproximadamente el 90% de la resistencia lo que permite su utilización en aplicaciones como interconexiones para nanoelectrónica y dispositivos novedosos basados ​​en la utilización de la flexibilidad del origami de ADN en la fabricación de arquitecturas superconductoras 3-D.

Lectura complementaria: DNA origami based superconducting nanowires.