用制造出纳米镊子

第十五节　用DNA制造出纳米镊子

如果有一种超微型镊子，能够钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械就容易多了。英国《自然》杂志上曾报告说，科学家用DNA（脱氧核糖核酸）制造出了一种纳米级的镊子。他们称DNA纳米镊子是利用DNA自我组合原理进行设计的，以自然发生的化学反应为基础，具有自行组装能力。

研究人员设计出三条DNA链A、B和C，利用DNA基本元件碱基配对机制，使A的一半与B的一半结合，A的另一半与C的一半结合。在A连接B与C的地方有一个活动“枢钮”，这样就构成了一个可以开合的镊子，开与合相当于计算机中最基本的“0”与“1”状态，而其大小只有针头的十万分之一，每条臂只有7纳米长。

一般情况下，镊子保持“开”的状态。利用另一条设计好的DNA链D，使它分别与B和c上碱基未配对的部分结合，就把B和C两臂拉到一起，使镊子合上。同时，D仍留出一部分未配对的碱基。再添加一条DNA链E，使它与链D上碱基未配对的部分结合，把D拉离镊子，就能使镊子重新张开。重复添加链D和链E的过程，就能使镊子反复开合。由于这个镊子的开合需要在DNA链D和链E的作用下才能进行，所以科学家将DNA称为这种镊子的“燃料”。

科学家依靠荧光现象来观察“镊子”开合，他们在DNA发动机的末端设置了一对经过染色的分子，当激光激发了这对染色分子后，通过荧光的数量来显示“镊子”网臂间的距离。

DNA纳米镊子使未来计算机有望超微化。10至20年后，利用硅电路开发微型计算机将非常困难，科学家们一直在努力寻找使计算机体积变小的方法，试图突破目前以硅芯片为基础的计算机技术。有关专家认为，DNA纳米镊子预示着不久将可以制造出分子大小的电子电路，这种电路有可能取代现有的硅芯片电路，从而使未来的计算机体积更小、运算速度更快。

这种镊子尚不能真正用于制造纳米机械，因为目前还有许多问题需要研究，例如怎样用它钳住所需的分子或原子。