用DNA单链“折”出仿中国地图

　　本报讯(记者董纯蕾)这大概是有史以来最“迷你”的一张仿中国地图！虽然其“绘图”技术尚无法分割大陆和岛屿，但地图的长、宽、厚度分别为150、120和2纳米，分辨率高达6纳米——需用原子力显微镜才能看个真切。最不可思议的是，“绘图”工具不是任何画笔，而是长、短两种DNA单链。

　　触发纳米加工革命

　　最新一期英文版《科学通报》刊载了这幅奇妙的地图和相关研究成果，由上海交通大学Bio——X中心DNA计算机交叉团队和中科院上海应用物理研究所等合作完成，中文版论文也将于本月底发表。在此之前，科学家们曾用DNA折叠出数种图形，但都不曾达到如此复杂的程度，更不曾尝试过这种非对称的二维形状。中科院院士、上海交大Bio——X中心主任贺林告诉记者，该项成果有助于解决集成电路产业目前在最小加工尺度上遇到的瓶颈，触发纳米加工的新革谩穑“未来，我们预期用DNA分子‘绘制’各种形状的电子元器件，再通过引导金属颗粒在DNA分子表面的聚集，使目前电子线路间近乎65纳米的最小间距缩小到6纳米左右。”这意味着，未来的电子产品很有可能显示出“小身材，大智慧”。

　　材料科学的“潜力股”

　　DNA分子不仅是生命科学的大红人，而且是材料科学的潜力股——科学家将其视作塑造纳米材料的理想素材。1989年，美国纽约大学的希曼(Seeman)教授，首次提出了利用DNA链的粘性末端将DNA由小单元拼接成大图形的方法。这种“1.0版”的DNA自组装结构，能“绘制”十字网格等简单图形，但面对稍复杂些的图形就束手无策了。今年3月，美国加州理工学院的罗瑟蒙德发明了DNA“折纸术”：将长链反复折叠，用短链加以固定，由此“绘”出方形、矩形、五角星、笑脸等一系列对称的DNA图形。

　　图形与设计相吻合

　　新近“出版”的DNA仿中国地图，可谓DNA自组装结构的“2.1版”。在这张复杂的地图上，DNA分子如何能将绵延曲折的国界线刻画得细致入微？先把一根由约7000个核苷酸组成的DNA长链当成一根长绳，通过水平方向的反复折叠填满画面，“一笔到底”形成中国地图的“脚手架”；再将多根由约32个核苷酸组成的DNA短链用作“订书钉”，利用碱基互补的原理粘合、固定所有的折叠和连接部位。经过科研人员的精准设计，DNA分子听话地“绘”出了仿中国地图，原子力显微镜下的图形与设计图形几乎完全一致。

　　加工超精电子器件

　　据论文第一作者、上海交大Bio——X中心博士研究生钱璐璐介绍，DNA仿中国地图绘制，证实了DNA“折纸术”可构造几乎任意的二维纳米级图形。现阶段，上海交大Bio——X中心DNA计算机交叉团队正与其他科研院所合作，通过控制DNA分子的排兵布阵来加工更精细的电子器件。

　　用DNA单链“绘制”的仿中国地图(受技术手段限制，该地图并非100%符合实际版图，比如，尚无法“绘”出台湾岛、海南岛等岛屿与大陆的分离，也无法“绘”出南海诸岛