环球今日报丨用DNA克服“不可能”，以打造出可改变技术的超导体

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据了解，这些工程材料的一个可能结果可能是超导体，它的电阻为零，并允许电子不受阻碍地流动。这意味着跟目前的电力传输方式不同，它们不会损失能量也不会产生热量。开发一种可以在正常压力和室温下广泛使用的超导体--而不是像现在这样在极高或极低的温度下--可以带来许多技术奇迹。其中包括超高速计算机、缩小电子设备的尺寸、让高速列车漂浮在磁铁上并减少能源使用及更多。

50多年前，斯坦福大学的物理学家William A. Little首次提出了这样一种超导体。科学家们花了几十年时间试图使其发挥作用。然而即使在验证了他的想法的可行性之后，他们仍面临着一个似乎无法克服的挑战--直到现在。

弗吉尼亚大学生物化学和分子遗传学系的Edward H. Egelman博士一直是低温电子显微镜（cryo-EM）领域的领导者，他和他实验室的研究生Leticia Beltran将低温电子显微镜成像用于这个看似不可能的项目。"他说道：“这表明低温电镜技术在材料研究方面有很大的潜力。”

原子层面上的工程

实现Little的超导体想法的一个可能的方法是修改碳纳米管的格子。这些是碳的空心圆柱体，非常微小，必须以纳米--十亿分之一米--来衡量。然而这里存在一个巨大的挑战：控制沿着纳米管的化学反应以便晶格能按照需要精确地组装并按照预期的功能发挥作用。

Egelman和他的同事在生命的组成部分中找到了答案。他们利用DNA即告诉活细胞如何运作的遗传物质，并利用它来指导化学反应，以此来克服Little超导体的巨大障碍。简而言之，他们利用化学来进行惊人的精确结构工程--在单个分子水平上的建设。其结果是一个由碳纳米管组成的晶格，并专门按照Little的室温超导体的需要进行组装。

Egelman说道：“这项工作表明，通过利用DNA序列对相邻反应位点之间间距的控制可以实现有序的碳纳米管修饰。”

目前，他们建造的晶格还没有被测试过超导性。不过研究人员指出，它提供了原则性的证明并且在未来有很大的潜力。“虽然低温电镜已经成为生物学中确定蛋白质集合体原子结构的主要技术，但迄今为止，它在材料科学中的影响要小得多，”Egelman说道。

Egelman和他的合作者称，他们的DNA指导下的晶格构建方法可以有广泛的有用的研究应用，尤其是在物理学方面。但它也验证了建造Little的室温超导体的可能性。科学家们的工作加上近年来在超导体方面的其他突破，最终可能会改变我们所知的技术并带来一个更加“星际迷航式”的未来。

Egelamn称：“虽然我们经常认为生物学使用物理学的工具和技术，但我们的工作表明，生物学中正在开发的方法实际上可以应用于物理学和工程学的问题。这就是科学的精彩之处：无法预测我们的工作将产生什么结果。”

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