突破 2 纳米工艺极限:DNA 生物晶体管实现分子级计算与存储双重突破

报道介绍了韩国科学技术院(KAIST)崔英宰教授团队在《Science Advances》发表的成果:他们开发出基于可逆组装/解组装的DNA“生物晶体管”,突破硅基器件向2纳米极限微缩的瓶颈,实现分子层面的计算与持久信息存储。该系统利用DNA碱基互补和约0.34纳米的间距作为超微型信息处理平台,解决了传统DNA电路一次性被消耗的问题,实现reset-free的实时输入处理与记忆功能,有望用于体内分子级诊断与自主判断等生物计算与医疗应用。

4 月 29 日消息,韩国科学技术院(KAIST)于 4 月 22 日发布博文,宣布其工程生物学研究生院崔英宰(Yeongjae Choi)教授领导的团队突破 2 纳米工艺极限,成功研发出一种基于 DNA 的生物晶体管,实现了分子层面的计算与信息存储双重功能。

相关研究成果已发表于国际期刊《Science Advances》。

IT之家援引博文介绍,随着半导体技术逼近 2 纳米极限,进一步微型化硅基器件面临巨大挑战,促使科学界探索分子级信息处理的替代方案。

DNA 凭借其碱基互补配对的特性,可实现精准可编程反应,且碱基对间距仅为 0.34 纳米,为超微型信息处理提供了理想平台。

然而,传统 DNA 电路存在一次性使用的缺陷。DNA 分子一旦发生反应即被消耗,无法维持连续的信息处理或记忆存储,导致以往系统仅限于简单的单次检测功能。

KAIST 研究团队为攻克这一难题,设计出能够响应外部信号进行可逆组装与解组装的 DNA 分子,这种结构变化能够持久存在并编码信息,让系统具备存储历史输入并以此为基础进行后续计算的能力。

该技术模拟了半导体晶体管的工作原理。如同电子晶体管处理电信号,该 DNA 系统能处理化学信号并同步存储计算结果,实质上发挥着生物晶体管的作用。

该技术有望应用于体内分子级诊断装置,实时监测特定疾病信号并自主判断。崔英宰教授表示,该成果将 DNA 分子计算机的实现可能性提升至新高度,为生物计算与医疗技术领域提供了全新发展方向。

参考

  • Reset-free DNA logic circuits for real-time input processing and memory
  • KAIST Researchers Develop DNA-Based Bio-Transistor Enabling Molecular Computation and Memory

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