CIF: SMALL: Toward a Molecular Computer: Scaling up Programmable single-molecule Junctions Based on DNA self-assembly
CIF:小型:迈向分子计算机:基于 DNA 自组装扩展可编程单分子连接
基本信息
- 批准号:1814797
- 负责人:
- 金额:$ 35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-10-01 至 2023-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The field of molecular electronics aims to exploit single-molecules as the main building blocks for creating electronic circuitry. This would allow the unprecedented miniaturization of computers and many electronics with enhanced data transfer speed, storage efficacy, and signal processing. While some single molecule- and carbon nanotube-transistors have been created, no complex and functional electrical circuits have been fabricated. One fundamental challenge in the fabrication of single-molecule electronics is to create a metal electrode junction with nanometer gaps in a reliable, reproducible, and mass-producible manner. The goal of this project is to discover ways to fabricate such junctions using DNA-based origami nanostructures as templates. DNA based self-assembly has the potential to dramatically decrease the manufacturing cost of electronic devices compared with lithography techniques, while reducing the environmental footprint. This project will provide interdisciplinary research training for graduate and undergraduate students from computer science, biochemistry, material science, to nanofabrication, which is relevant for industrial and academic careers. Through "Outreach and Pre-college Programs" high school students from minority backgrounds will participate in laboratory research and take classes during the summer months to become acquainted with the fields of computer science, engineering and nanotechnology. This award will use self-assembled DNA nanostructures as templates to organize anisotropic nanoparticles into rationally-designed architectures with precisely controlled position and orientation at the nanometer scale. This work will provide a novel platform for fabricating scalable and cost-effective metallic electrodes which could be used to: a) integrate multiple single-molecule components in parallel, and b) study electron transferring of various molecules in a reliable and reproducible manner. The research and findings constitute an important step towards the fabrication of the new generation of integrated molecular circuits for miniaturization of computers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
分子电子学领域旨在利用单分子作为创建电子电路的主要构建块。这将使计算机和许多电子设备实现前所未有的小型化,并提高数据传输速度、存储效率和信号处理能力。虽然已经创建了一些单分子和碳纳米管晶体管,但尚未制造出复杂的功能电路。单分子电子器件制造中的一个基本挑战是以可靠、可重复且可大规模生产的方式创建具有纳米间隙的金属电极结。该项目的目标是发现使用基于 DNA 的折纸纳米结构作为模板来制造此类连接的方法。与光刻技术相比,基于 DNA 的自组装有可能大幅降低电子设备的制造成本,同时减少对环境的影响。该项目将为研究生和本科生提供从计算机科学、生物化学、材料科学到纳米制造等与工业和学术职业相关的跨学科研究培训。通过“外展和大学预科课程”,来自少数族裔背景的高中生将参加实验室研究,并在夏季上课,以熟悉计算机科学、工程和纳米技术领域。该奖项将使用自组装 DNA 纳米结构作为模板,将各向异性纳米颗粒组织成合理设计的结构,并在纳米尺度上精确控制位置和方向。这项工作将为制造可扩展且经济高效的金属电极提供一个新颖的平台,可用于:a)并行集成多个单分子组件,b)以可靠且可重复的方式研究各种分子的电子转移。这些研究和发现是朝着制造用于计算机小型化的新一代集成分子电路迈出的重要一步。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bottom-Up Fabrication of Large-Scale Gold Nanorod Arrays by Surface Diffusion-Mediated DNA Origami Assembly
通过表面扩散介导的 DNA 折纸组装自下而上制造大规模金纳米棒阵列
- DOI:10.1021/acsami.1c13173
- 发表时间:2021-10
- 期刊:
- 影响因子:9.5
- 作者:Yang, Shuo;Liu, Wenyan;Zhang, Yuwei;Wang, Risheng
- 通讯作者:Wang, Risheng
Control of the stepwise assembly–disassembly of DNA origami nanoclusters by pH stimuli-responsive DNA triplexes
通过 pH 刺激响应 DNA 三链体控制 DNA 折纸纳米簇的逐步组装和分解
- DOI:10.1039/c9nr05047g
- 发表时间:2019-10
- 期刊:
- 影响因子:6.7
- 作者:Yang, Shuo;Liu, Wenyan;Wang, Risheng
- 通讯作者:Wang, Risheng
Facile and Label-Free Electrochemical Biosensors for MicroRNA Detection Based on DNA Origami Nanostructures
基于 DNA 折纸纳米结构的用于 MicroRNA 检测的简便且无标记的电化学生物传感器
- DOI:10.1021/acsomega.9b01166
- 发表时间:2019-06-25
- 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:Shuo Han;Wenyan Liu;Shuo Yang;Ri
- 通讯作者:Ri
Enhanced Functional Properties of Three DNA Origami Nanostructures as Doxorubicin Carriers to Breast Cancer Cells
三种 DNA 折纸纳米结构作为乳腺癌细胞阿霉素载体的增强功能特性
- DOI:10.1021/acsabm.2c00114
- 发表时间:2022-05
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Udomprasert, Anuttara;Wootthichairangsan, Chanida;Duangrat, Ratchanee;Chaithongyot, Supattra;Zhang, Yuwei;Nixon, Rachel;Liu, Wenyan;Wang, Risheng;Ponglikitmongkol, Mathurose;Kangsamaksin, Thaned
- 通讯作者:Kangsamaksin, Thaned
Label-Free and Ultrasensitive Electrochemical DNA Biosensor Based on Urchinlike Carbon Nanotube-Gold Nanoparticle Nanoclusters
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- DOI:10.1021/acs.analchem.9b03520
- 发表时间:2020-04
- 期刊:
- 影响因子:7.4
- 作者:Han, Shuo;Liu, Wenyan;Zheng, Ming;Wang, Risheng
- 通讯作者:Wang, Risheng
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