91儀器信息分子和微粒納米器件——如碳納米管和半導(dǎo)體納米線，往往能表現(xiàn)出傳統(tǒng)硅微制造難以實現(xiàn)的特性。不幸的是，大多數(shù)這樣的裝置必須在溶液中合成或處理。而如果要將納米器件組合成更大的電路，則面臨更大的挑戰(zhàn)。
 　　幸運的是，工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，可以將折疊的DNA分子形成的微觀設(shè)備，精確地放置在特定的位置和特定的方向上。
 　　作為一個概念驗證，他們將3000多個發(fā)光的月亮形狀的納米分子裝置放入一個花狀的儀器中，用來指示光的偏振。每12片“花瓣”都圍繞著花的中心指向不同的方向，每片花瓣內(nèi)部大約有250個納米分子光點排鋪其上。在偏振光照射下，各個“花瓣”依次發(fā)光。
 　　這種“花瓣”的跨度比人類頭發(fā)的寬度還小，它證明了數(shù)千個分子可以可靠地在芯片表面定向。
 　　這種精確放置和定位DNA分子器件的方法，可能使這些分子器件驅(qū)動的新型芯片成為可能。這些芯片將分子生物傳感器與光學(xué)和電子集成在一起，將有望應(yīng)用于DNA測序，或同時測量數(shù)千種蛋白質(zhì)的濃度。
 　　這項研究發(fā)表在2021年2月19日的《科學(xué)》(Science)雜志上，建立在加州理工學(xué)院生物工程、計算和數(shù)學(xué)科學(xué)、計算和神經(jīng)系統(tǒng)研究教授Paul Rothemund(1994屆學(xué)士)和他的同事超過15年的工作基礎(chǔ)上：
 　　2006年，Rothemund展示了一種叫做“DNA折紙”(DNA origami)的技術(shù)，可以引導(dǎo)DNA自我折疊成精確的形狀。
 　　2009年，Rothemund和IBM阿爾馬登研究中心(IBM Research Almaden)的同事們描述了一種技術(shù)，通過這種技術(shù)，DNA折紙可以在表面上的精確位置進行定位。為了做到這一點，他們使用了一種基于電子束(electron beams)的打印工藝，并創(chuàng)建了與折紙一樣大小和形狀的“粘性”補丁。值得注意的是，他們發(fā)現(xiàn)折紙三角形精確地固定在三角形粘性塊的位置。
 　　之后，Rothemund和加州理工學(xué)院的高級博士后學(xué)者、麻省理工學(xué)院助理教授Ashwin Gopinath對這項技術(shù)進行了改進和擴展，證明由DNA折紙構(gòu)造的分子設(shè)備可以可靠地集成到更大的光學(xué)設(shè)備中。
 　　2016年，Rothemund和Gopinath展示了攜帶熒光分子的三角折紙可以用來復(fù)制6.5萬像素版本的文森特·梵高的《星夜》(Starry Night)。在這項研究中，三角DNA折紙被用來在細菌大小的光學(xué)諧振器中定位熒光分子；熒光分子的精確位置至關(guān)重要，因為只要向左或向右移動100納米，像素就會變暗或變亮5倍以上。
 　　有了控制DNA“折紙”上下和旋轉(zhuǎn)方向的可靠方法，許多分子器件現(xiàn)在可以廉價地集成到計算機芯片中，而且產(chǎn)量很高，并且可用于一系列潛在的應(yīng)用。例如，Rothemund和Gopinath成立了一家名為Palamedrix的公司，將制造半導(dǎo)體芯片的技術(shù)商業(yè)化，從而能夠同時研究與人類健康有關(guān)的所有蛋白質(zhì)。