Graphen-Transistoren aus DNA

In der Welt der Elektronik bedeuten kleinere, billigere und schnellere Computerchips etwas Besseres. Silizium ist seit langem ein beliebtes Material für die Herstellung von Chips. Da die Wissenschaftler die Herstellung kleinerer und schnellerer Chips ständig verbessern, kommt ein gewisser Punkt, an dem Hitze und andere störende Faktoren einige Funktionen der Siliziumchips unterbrechen.

Die wichtigste Funktionseinheit auf einem Chip ist der Transistor. Transistoren fungieren als winzige Gatter für elektrische Signale, die verstärkt werden können. Derzeit könnte eine vielversprechende Technologie die Möglichkeit bieten, kleinere und schnellere Transistoren mit geringerem Stromverbrauch zu bauen. Die Stanford-Professorin für Chemieingenieurwesen, Zhenan Bao, und ihre Mitautoren, die ehemaligen Postdoktoranden Fung Ling Yap und Anatoliy Sokolov, haben ein Verfahren vorgestellt, bei dem DNA als Modell verwendet wird, um die neue Generation elektronischer Chips auf der Grundlage dieses bekannten Wundermaterials - Graphen - anstelle von Silizium zusammenzubauen.

Bao und ihre Kollegen glauben, dass die physikalischen und elektrischen Eigenschaften von Graphen einen sehr schnellen Chip ermöglichen könnten, der nur sehr wenig Strom benötigt. Da Graphen so dünn ist - ein Atom dick - und 20-50 Atome breit, kamen sie auf die Idee, DNA, die chemisch gesehen Kohlenstoffatome enthält, als Vorlage für die Graphen-Synthese zu verwenden. Die physikalischen Eigenschaften und das Organisationssystem der DNA ermöglichen es den Wissenschaftlern, die Graphenvorlage geschickt zusammenzusetzen.

Das Stanford-Team leitete den Prozess ein, indem es eine Siliziumplatte in eine DNA-reiche Lösung tauchte und dann DNA-Stränge ausstreckte, indem es diese gleichmäßig gerade kämmte. Anschließend wurde die DNA auf der Platte mit einer Kupfersalzlösung behandelt, wobei Kupferionen in die DNA eingebracht wurden. Die kupferdotierte DNA wurde dann erhitzt und in Kohlenwasserstoff-Methangas gebadet. Durch die dabei entstehende Hitze werden einige Kohlenstoffatome freigesetzt, die sich zu reinen Kohlenstoffwaben aus Graphen zusammensetzen.

Laut Bao ist der Prozess noch nicht perfekt, da sich nicht alle Kohlenstoffatome zu Wabenstrukturen formten, sondern sich einige in unregelmäßigen Mustern anhäuften. Dennoch hat diese kostengünstige Technik ein großes Potenzial und könnte möglicherweise Silizium ersetzen.