De computerchips van de toekomst ontstaan door zelfassemblage van DNA-fragmenten, en niet meer door siliciumoxide te etsen. Dat verwacht althans Chris Dwyer, assistant professor of electrical and computer engineering aan Duke University.

Dwyer baseert zijn voorspelling op recente experimenten met ‘DNA-origami’. Die methode maakt gebruik van de natuurlijke neiging van DNA-strengen om paren te vormen. Meng je een aantal slim gekozen sequenties door elkaar, dan assembleren die zich helemaal vanzelf tot de gewenste 3D-vorm. In dit geval een wafelstructuur met ‘ruitjes’ van 80 nanometer in het vierkant, bestaande uit 16 stukjes DNA.

Het eigenlijke nieuws is dat Dwyer lichtgevoelige moleculen (chromoforen) aan die DNA-fragmentjes hangt, zó dat ze na assemblage vlak naast elkaar komen te zitten.

In een recente publicatie in het tijdschrift Small legde hij uit hoe je deze wafeltjes kunt inzetten als biosensoren. Daarbij arrangeert hij de chromoforen zó dat ze als het ware worden kortgesloten door specifieke biomoleculen, zoals andere DNA of eiwitten. Straal je dan een chromofoor aan met licht van een bepaalde golflengte, dan zendt de tweede een andere golflengte uit die je kunt detecteren.

Het artikel spreekt van een detectiegrens op femtomolniveau, met als bijkomend voordeel dat je de biomoleculen zelf niet hoeft te labelen.

In een persbericht van Duke University gaat Dwyer echter veel verder. Hij stelt dat je met die chromoforen ook logische schakelingen kunt maken, die werken met licht. Als je maar voldoende wafeltjes aan elkaar koppelt, kun je in principe een complete computerchip opbouwen.

Waarbij het aantrekkelijke zou moeten zijn dat DNA-fragmenten goedkoop zijn te synthetiseren en dat de assemblage nog steeds helemaal vanzelf gaat, ook als je miljarden wafeltjes tegelijk wenst te produceren. “Eén promovendus kan in het lab op één dag meer logische schakelingen produceren dan er wereldwijd in een maand op siliciumchips worden gezet”, aldus het persbericht.

bron: Duke University