弗吉尼亚大学医学院的科学家和他们的合作者已经使用 DNA 克服了几乎无法克服的障碍，以设计将彻底改变电子产品的材料。

这种工程材料的一种可能结果可能是超导体，其电阻为零，允许电子畅通无阻地流动。这意味着它们不会损失能量，也不会产生热量，这与当前的电力传输方式不同。开发一种可以在室温下广泛使用的超导体——而不是像现在可能的那样在极高或极低的温度下使用——可能会导致超高速计算机、缩小电子设备的尺寸、允许高速列车漂浮磁铁和削减能源使用，以及其他好处。

50 多年前，斯坦福物理学家威廉·A·利特尔首次提出了这样一种超导体。科学家们花了几十年的时间试图让它发挥作用，但即使在验证了他的想法的可行性之后，他们仍然面临着似乎无法克服的挑战。到现在。

UVA 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 使用低温-这个看似不可能的项目的 EM 成像。“这表明，”他说，“低温电磁技术在材料研究中具有巨大潜力。”

原子级工程

实现利特尔关于超导体的想法的一种可能方法是修改碳纳米管的晶格，碳的空心圆柱体非常小，必须以纳米（十亿分之一米）来测量。但是存在一个巨大的挑战：控制纳米管上的化学反应，以便晶格可以根据需要精确组装并按预期发挥作用。

埃格尔曼和他的合作者在生活的基石中找到了答案。他们提取了 DNA，这是一种告诉活细胞如何运作的遗传物质，并用它来指导化学反应，从而克服利特尔超导体的巨大障碍。简而言之，他们利用化学进行了令人惊讶的精确结构工程——在单个分子水平上进行构建。结果是根据 Little 的室温超导体的需要组装的碳纳米管晶格。

“这项工作表明，可以通过利用 DNA 序列控制相邻反应位点之间的间距来实现有序的碳纳米管修饰，” Egelman 说。

研究人员说，他们建造的晶格目前尚未经过超导性测试，但它提供了原理证明，并且在未来具有巨大潜力。“虽然冷冻电镜已成为生物学中确定蛋白质组装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，”埃格尔曼说，他之前的工作导致他被美国国家科学院录取。科学，科学家可以获得的最高荣誉之一。

Egelman 和他的同事说，他们的 DNA 引导的晶格构造方法可能具有广泛的有用研究应用，尤其是在物理学中。但它也验证了制造利特尔室温超导体的可能性。科学家们的工作，再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道的技术，并带来更加“星际迷航”的未来。

“虽然我们经常使用物理学的工具和技术来考虑生物学，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中的问题，” Egelman 说。“这就是科学令人兴奋的地方：无法预测我们的工作将走向何方。”