Когда строили Эмпайр-стейт-билдинг, его 102 этажа росли один за другим, пока здание не стало самым высоким в мире на 40 лет. Сейчас в Колумбийском университете Олег Ганг и его лаборатория химической инженерии создают небоскребы другого рода — микроскопические устройства, которые собираются сами.

Мы можем создавать сложные трехмерные структуры из нанокомпонентов, как будто строим нановерсию Эмпайр-стейт-билдинга, — говорит Ганг, профессор химической инженерии и прикладной физики.

Его команда разработала метод, позволяющий проектировать наноматериалы с заданными свойствами. Две новые работы — в Nature Materials  (1) и ACS Nano  (2) — описывают, как с помощью ДНК заставить наночастицы самостоятельно собираться в нужные структуры.

Как это работает

• Вместо традиционной 3D-печати или литографии используется самосборка.
• Основной строительный блок — ДНК, которая складывается в крошечные «кирпичики» (воксели).
• Алгоритм MOSES подсказывает, какие комбинации ДНК нужны для создания сложных структур.

Самосборка — процесс, при котором молекулы или наночастицы самостоятельно организуются в сложные структуры без внешнего вмешательства, как кубики Lego, которые сами соединяются в нужный узор.

Уже сейчас технология применяется в:

• датчиках света для микросхем,
• материалах для солнечных панелей,
• оптических компьютерах.

Это как конструктор, где детали сами находят свое место, — объясняет Ганг.

Метод открывает путь к:

• Более дешевой наноэлектронике — самосборка сокращает затраты на производство.
• Биосовместимым имплантам — ДНК-каркасы можно использовать в медицине.
• Новым типам процессоров — например, для нейроморфных вычислений.

Пока метод ограничен лабораторными условиями. Массовое производство потребует:

• более стабильных ДНК-структур,
• способов контролировать дефекты при масштабировании.

Ранее ученые открыли новый метод исправления генетических ошибок.