DNA计算机突破2纳米极限,韩国团队实现分子级“存算一体”

科技区角 2026-04-29 10:00

【区角快讯】当硅基芯片的物理边界日益逼仄,生物计算领域传来了一则令人振奋的消息。据最新报道,韩国科学技术院工程生物学研究院的科研团队成功开发出一种基于DNA的分子计算机,其核心元件尺寸已压缩至2纳米以下,这一尺度甚至超越了当前最顶尖的传统半导体工艺。更值得关注的是,该成果首次在同一分子系统内实现了信息存储与运算功能的深度融合,相关论文已刊登于《科学进展》期刊。



在摩尔定律逐渐失效的背景下,寻找替代方案已是学界共识。DNA凭借互补碱基配对的精准编程能力,以及相邻碱基间仅0.34纳米的微小间距,展现出天然的海量存储潜力。然而,传统DNA电路往往陷入“一次性反应”的困境——信号触发后分子即被消耗,难以支撑连续且复杂的逻辑运算。

为破解这一难题,研究团队设计了一种新型DNA分子结构。这些分子能在输入信号的驱动下发生空间构象改变,并长久“锁定”在该状态。这种稳定的结构不仅直接编码信息,还能作为存储单元参与后续运算。换言之,团队构建了一套自保持(免复位)的分子电路,无需外部干预即可实时处理数据,并将历史结果持久留存,真正达成了分子层面的“读写存储”。

从某种角度看,这项研究在DNA尺度上复现了晶体管的核心逻辑功能,使DNA从单纯的化学反应介质跃升为具备自主信息处理能力的智能载体。这不仅为可编程分子系统奠定了基石,更为未来生物医学计算,尤其是精准疾病诊断的应用前景,推开了一扇充满希望的大门。

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