打開計算新大門!DNA分子計算機突破2納米半導體工藝極限

快科技
04/29

快科技4月29日消息,據媒體報道,韓國科學技術院工程生物學研究院的科學家成功研製出一種基於DNA的分子計算機。

其核心元件的尺度遠小於傳統半導體器件,達到2納米以下,並首次在同一分子系統內整合了信息存儲與運算功能。這一突破為未來生物醫學計算,尤其是精準疾病診斷,奠定了重要基礎。相關成果發表於最新一期《科學進展》雜誌。

當前,硅基半導體工藝正逼近2納米的物理極限,探索超越傳統芯片的替代方案已成為學界共識。憑藉獨特的生物特性,DNA脫穎而出,成為下一代計算載體的熱門候選。

DNA的互補鹼基配對原則使其能夠被精準編程,以響應特定信號;而相鄰鹼基間僅0.34納米的間距,更賦予了它天然的海量信息存儲優勢。然而,傳統DNA電路多屬於「一次性」反應:信號觸發後分子即被消耗,難以支撐連續、複雜的運算任務。

為突破這一瓶頸,研究團隊巧妙設計了新型DNA分子。這些分子能在輸入信號的驅動下改變空間構象,並長久「鎖定」該狀態。由此形成的穩定結構不僅能夠直接編碼信息,還可用於存儲並參與後續運算。

換句話說,該團隊打造出了一套自保持(免復位)的分子電路,無需外部干預即可實時處理信息,並能將歷史運算結果持久保留,真正實現了分子層面的「讀寫存儲」。

這項研究的重要意義在於,它在DNA分子尺度上覆現了晶體管的核心邏輯功能。這不僅為可編程分子系統奠定了基石,更使DNA超越了單純的化學反應介質,躍升為具備自主信息處理與存儲能力的智能載體。

該成果大幅提升了DNA分子計算機的實用化前景,為生物計算與疾病診斷等醫學應用打開了一扇充滿希望的大門。

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