美国哥伦比亚大学工程学院与布鲁克海文国家实验室的科学家合作，利用DNA分子自组装技术，成功实现了三维纳米电子器件的自主构建。这一研究成果于3月28日在《科学进展》杂志上发表。

从二维向三维的转变能大幅提升电子产品的密度和计算能力，这一新工艺还将助力开发受大自然启发的人工智能系统。例如，模仿人脑天然三维结构的电子器件，在运行模仿人脑的人工智能系统时，效率有望超越二维架构。

现有的电子制造工艺，类似于精密切割钻石，通过电子束在材料表面逐层雕刻出电路。然而，这种自上而下的制造方式不仅能耗巨大，而且在构建多层复杂结构、以经济高效的方式制造三维器件时，良品率会大幅下降。

受DNA折纸技术的启发，研究团队研发出一种创新的纳米制造技术。该技术融合了自下而上和自上而下的方法，能在金微阵列上选择性生长三维DNA框架，进而制造出三维纳米结构电子器件。DNA折纸技术的核心在于，将一条长链DNA与设计好的短链DNA通过碱基互补配对，折叠成目标形状，形成稳定的纳米级结构。

研究团队首先在一表面上铺设金微型方块阵列，并附上短链DNA。金阵列固定DNA折纸框架，并促进其在特定区域有序生长，形成三维DNA框架。

随后，他们使用纳米级氧化硅覆盖这些DNA框架，并在其中嵌入半导体氧化锡，制造出氧化锡超晶格，集成为光电流响应器件。实验结果显示，这一光传感器在光照下能产生电响应。

研究团队表示，他们能在硅片上的特定位置布置数千个这样的结构，这种可扩展的制造方式将彻底变革复杂三维电子器件的制造。他们期望利用这一新技术，结合多种材料，制造出更复杂的电子器件。

（文章来源：科技日报）