DNA 的序列可以让它变成良好的导线，或者是新的电子元件。
DNA ，一个仅仅由少数化学物质组合而成的分子，是生命的蓝图。除了这些我们熟知的特性，DNA 其实也可以传导电流，而这也是目前工程领域开发低成本奈米电子器材时的兵家必争之地。
由亚利桑那州立大学（ASU）生物设计机构的陶农建教授（Nongjian Tao）与杜克大学的理论科学家 David Beratan 教授领军的团队已经开始了解如何合成可以精准调控通过电流的 DNA 。他们的发现使 DNA 可以传送如一般导线顺畅的电子流，也可以让电子跳跃传导，像是在电脑和手机中的半导体一般。除此之外，研究团队也已经从理论和实务经验上证明 DNA 的导电特性是可以由调整序列、长度、堆叠方式以及作用环境等方式改变的。这些发现为未来的研究进展铺了一条令人兴奋的崭新道路。
电子的二重性──流动或跳跃
每个原子或分子对电子的亲和力都各不相同，有的很黏电子，有的则乐于分享电子。一边提供电子、另一边则负责接收，这样的电子交换就是氧化还原反应。在这一来一往之间有时候会有能量释出，而这些能量就能够驱动我们身体里面的各种反应。
比较麻烦的是，电子其实不只是种带电粒子。根据量子力学，电子其实同时保有波和粒子的两种特性。“长久以来，科学家们仍对于电子在 DNA 分子中的传播方式意见分歧。”杜克大学团队领导人 Beratan 教授说。
陶农建教授先前的研究已经发现电子在 DNA 中短程传播时会以量子穿隧的方式迅速传播，就像水波快速传遍池塘一样。当距离拉长的时候，电子的传播方式则和粒子较为相像，开始出现跳跃等等波所不具备的行为特征。这个由亚利桑那州立大学和杜克大学组成的团队首先想确认的是：这样类似波的特性在远距离的状况下是否存在。而在了解其机制后，是否有办法可以增强那样的性质或拉长传播距离。”
DNA 里的变化 转换的关键
DNA 的结构就像锁链一样，由 4 种碱基组成，而这些碱基的排列组合就是基因。也因为像长链一般的构造， DNA 可以轻易的在与周遭分子相撞时转换形状、弯曲、缠绕与扭动。
这些弯曲和扭动会影响电子以波动传播的能力。一般原本的认知都是电子共享只发生在 3 个碱基之内。透过电脑模拟，Beratan 的团队发现一些特定的序列可以增强电子共享，更有利电子的波动传播。其中一个例子是连续的鸟粪嘌呤（G）所组成的序列，研究发现这样能达到最好的传导效果。
接着，陶农建教授团队以长约 6 到 16 个碱基对，穿插著几段连续鸟粪嘌呤（G）的 DNA 做实验。将目标的 DNA 分子接上一对金制电极，并测量电流通过时的电荷行为后发现，以奇数个连续的胞嘧啶（C）和鸟粪嘌呤（G）互相穿插的传导效果最佳。这样的序列可以达到最小的电阻，电子在 DNA 中的流动也比较自由快速。
目前，研究团队已经可以控制序列并让 DNA 上的电子以跳跃（在半导体中一样）或波动（一般导线）的方式传播。这些结果为 DNA 内电子传导方式的差异定调，也有助于新世代的奈米电子器材设计，甚至可以了解生物系统内电子传递所扮演的角色。
- Scientists engineer tunable DNA for electronics applications
（首图来源：phys.org）
