Трехмерные сверхпроводящие наноструктуры, имеющие сложную форму и измеряемые в миллиардных долях метра, могли бы найти применение в целом ряде квантовых устройств – усилителях сигналов для повышения скорости и точности работы квантовых компьютеров или сверхчувствительных датчиках магнитного поля для получения медицинских снимков и составления карт недр земли.

Однако традиционные методы (например, литография) позволяют создавать лишь одномерные и двумерные наноструктуры – провода и тонкие пленки. Исследователи из Бруквейвенской национальной лаборатории США, Колумбийского университета и университета Бар-Илана в Израиле разработали платформу для создания трехмерных сверхпроводящих наноархитектур с заданной организацией.

Платформа основана на программируемости ДНК и ее самосборке в желаемые трехмерные формы. Однако хрупкость ДНК делает ее непригодной для изготовления функциональных устройств, поэтому она может служить лишь каркасом для построения трехмерных неорганических наноархитектур.

С помощью химических методов ученые покрывали решетки ДНК диоксидом кремния, после чего изначально мягкие конструкции приобретали необходимую твердость. Затем, испарив низкотемпературный сверхпроводник (ниобий) на кремниевом чипе, содержащем небольшой образец решеток, исследователи из института сверхпроводимости Бар-Илана получили сверхпроводящий материал. В дальнейшем сложные структуры ДНК могут найти применение при создании различных систем, обладающих не только сверхпроводимостью, но и другими полезными свойствами – электрическими, механическими, оптическими или каталитическими.

Такой процесс можно представить как «молекулярную литографию», где сила программирования ДНК используется при производстве трехмерных неорганических наноматериалов.