http://www.physorg.com/news/2011-08-dna-strands-nanotubes-quantum-wire.html
August 3, 2011
DNA，一種因儲存所有活物的遺傳藍圖而聞名的分子，也能做別的事。在一篇新論文中，NIST 的研究者描述經剪裁的單股 DNA 如何能用來純化受高度渴求的「扶手型（armchair）」奈米碳管。
扶手型單壁奈米碳管為製造「量子線（quantum wires）」所需，那用於低損耗、長距離的電力傳輸與接線（wiring）。
單壁奈米碳管直徑通常為 1 奈米，不過長度卻可達數百萬奈米。那好比你拿了一張只有一個原子厚的、排列成六角形圖案的「碳原子」，然後將其捲成圓柱體，如同你將一片雞網（chicken wire）捲起來。若你嘗試後者，你將明白那有多種可能性，端看你匹配邊界時有多小心 -- 從整齊、完美相符的一列列六角形所圍成的圓柱體，到以各種角度捲曲的螺旋體 -- 化學上的「對掌性（chiralities，手性）」。
對掌性在奈米管特性中扮演一種重要的角色。奈米碳管絕大部份行為像半導體，但有少數像金屬。根據 NIST 研究者 Xiaomin Tu（音譯：涂曉鳴）表示，有種空間性對掌形態 -- 所謂的「扶手型奈米碳管（armchair carbon nanotube）」 -- 表現如同一種純粹的金屬，而且是一種理想的量子導線。
扶手型奈米碳管能革新電力系統，不管大或小，Tu 表示。利用它們製成的導線經預測，導電性比銅好十倍，耗損只有一點點，佔六分之一的比重。不過研究者面臨二種障礙：製造完全純粹的扶手型奈米管起始樣本（starting samples）以及「複製」它們以大量生產。第一項挑戰，如作者所言，已成為「一種難以捉摸的目標」。
自其他奈米管中分離出具某種獨特對掌性的奈米管，始於塗佈，以使它們在溶液中擴散，若放著不管，它們會集結成一種暗色團塊。各式各樣的材料都被拿來當分散劑（dispersants）用，包括聚合物、蛋白質與 DNA。NIST 的訣竅在於選擇某一股 DNA，那對於所要的奈米管類型具有獨特的親和性。在早期研究中，團隊領導人 Ming Zheng（音譯：曾明）與同僚證明 DNA 能選出某種半導體形態的奈米碳管，一個較容易的目標。在這項新研究中，該小組敘述他們如何透過親半導體 DNA 的簡單突變，「演化」出某種偏好金屬性扶手型奈米管的 DNA，藉此有系統地強化之。
"我們認為所發生的是：如果是正確的奈米管，DNA 會以螺旋方式圍繞奈米管，" Constantine Khripin 解釋，"而 DNA 核苷酸鹼基（nucleotide base）能以某種類似它們如何結合成雙股 DNA 的方式彼此相連。" 根據 Zheng，"DNA 繞著這種奈米管形成這種緊密的桶狀物。我愛這個點子，因為那是一種鎖與鑰（的關係）。扶手型奈米管是一把鑰匙，那與這種 DNA 構造的內部相符 -- 你得到這種分子識別。"
一但目標奈米管被 DNA 籠罩，標準的化學技術，例如層析法，就能以高效率將它們從混合物中分離出來。
"現在，我們有了這些純奈米管樣本，" 成員 Angela Hight Walker 表示，"我們能夠探索這些材料之下的物理學以便更進一步了解其獨特特性。舉個例子，某些光學特性一度被認為是金屬性奈米碳管的表徵，不過並沒有出現在這些扶手型的樣本中。"
※ 相關報導：
＊ Evolution of DNA Sequences Toward Recognition of Metallic Armchair Carbon Nanotubes
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja205407q
Xiaomin Tu, Angela R. Hight Walker,
Constantine Y. Khripin, and Ming Zheng
J. Am. Chem. Soc., Article ASAP
Publication Date (Web): July 21, 2011
doi: 10.1021/ja205407q
＊ 科學家發現可製造奈米管的細菌
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