想调控单个分子内的电流？交给DNA开关吧

作者：刘洋 2017-02-25

来源：科技日报 #开关#

生命基本物质DNA（脱氧核糖核酸）非常适用于研制低成本微电子装置，因而备受科学家青睐。南京大学特聘教授陶农建带领中外学者团队通过化学修饰，研制出世界上首个可控制DNA开关，尺寸只有1纳米，能调控单个分子内电流。陶教授21日接受科技日报记者采访时表示，修饰后的DNA还为从分子水平研究与疾病有关的重要化学反应、新能源运用如光合作用等，提供了一种全新方法。

陶农建课题组之前在操控DNA内电子流动方面曾取得多项突破。他们发现，DNA能表现出不同的行为方式，比如既能诱导电子表现出量子特性，像光波一样流动，也能让电子像在金属电线内一样“动如脱兔”，为开发基于DNA的纳米电子装置开创了一种全新思路。

这次发表于《自然·通讯》网络版的新研究中，陶农建团队利用蒽醌衍生物（Aq）对DNA双螺旋结构进行了修饰。蒽醌是一种包含三个苯环的特殊结构，具有氧化还原性的功能团。陶农建团队将其插入DNA两个碱基对中间，获得了具有开关功能的Aq-DNA双螺旋。

他们将DNA开关夹在两个电极中间制成三明治结构，并测试了其控制电场和导电的能力。结果表明，利用扫描隧道显微镜，可以像用手开关水龙头一样对插入蒽醌的DNA进行控制。他们还绘制出蒽醌控制DNA电子状态的3D图谱，根据图谱可以找到导电性能最强的位置，从而推算出需要与DNA结合的蒽醌数量，设计出理想的DNA开关。