DNA是“信息物質(zhì)”的一個極端例子。它以非常特殊的方式遵循程序組裝起來，每個核苷酸都與它的互補位置相匹配，一直能讓上千個堿基對相互匹配。這種程序化自組裝正體現(xiàn)了超分子化學的一個重要目標。原子自身相互之間的區(qū)別并不太大，但超越原子這種基本的建造單元而考慮制造分子，超分子化學家就可以給他們的磚塊和馬達編制程序，加入更多的引導信息。

DNA提供給我們的并不僅僅是程序化自組裝的存在性定理，它也提供了編制程序的具體方法。對于比細胞的雙螺旋遠為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，我們完全可以利用堿基互補原理把DNA支架拼接起來。

紐約大學的納德里安·希曼就探索了這樣的概念。他使用生物技術(shù)中的酶工具將DNA剪切并拼接成漂亮的形體，比如他造出了一個籠子狀的多面體——立方體加個截角八面體（如圖39）。形體中的棱都是DNA雙螺旋，每個頂角處都有三條螺旋會聚。這些會聚處都是精心編織而成的：雙螺旋的兩條鏈在此處分離，走向不同的棱，與新的鏈互補組成雙螺旋。對于會聚處的情形，希曼和同事們先精心設(shè)計好DNA序列，合成序列然后再拼接。

巧妙之處在于該怎樣把三棱會聚點組裝成三維幾何結(jié)構(gòu)的分子物體。希曼讓棱都帶有“黏性端頭”，在端頭雙螺旋的其中一條鏈長于另一條。于是暴露在外的未配對堿基在遇到互補鏈時就能夠去配對。這樣一來，端頭就具有了帶選擇性的黏性，可以與別的端頭結(jié)合，于是整個結(jié)構(gòu)就可以程序化地從零部件開始建造起自身。一旦黏性端頭通過堿基間的氫鍵與別的鏈結(jié)合起來，接合酶就會在它們之間鍛壓出強鍵，保證骨架的穩(wěn)固。

目前為止，這些分子建造其實還只是愚笨的技巧表演，只不過展示了對分子識別實現(xiàn)驚人的控制，從而建造起納米尺度的結(jié)構(gòu)。但希曼提出，在他這種實驗中，DNA框架有可能充當腳手架，有效地組裝起其他分子和材料。例如，我們有可能在DNA鏈外部覆蓋上銀，于是就把它們轉(zhuǎn)化為導電的分子導線。那么，是不是有可能某一天通過對導線進行“基因”編程，建造出微型的、按特定模式連接起來的電路呢？

此外，帶黏性端頭的DNA還能夠有選擇性地粘接成分子尺度的物體。伊利諾伊州西北大學的查德·米爾金和同事們利用這個思路將金的小微粒組裝成團簇。小顆粒原本只有幾個納米大小，即所謂的納米晶體。每個顆粒都帶有一個標記單鏈DNA，但標記序列沒有互補關(guān)系，所以微粒保持分離狀態(tài)。研究者們向其中加入一種單鏈DNA，它的兩端分別與標記序列互補，于是納米微粒就被連接到了一起。結(jié)果得到的團簇能夠強烈地散射藍色光，于是溶液就變成了葡萄酒的顏色。米爾金和同事們現(xiàn)在正在研發(fā)該技術(shù)的商業(yè)用途，希望成為特定DNA單鏈序列的簡單的可視化檢測方法，而這種檢測方法正是基因分析中普遍的需求。

有的研究人員希望通過將金屬或半導體的納米晶體組裝成有秩序的陣列，來制造更小的電子器件，遠小于當今用來制造硅芯片的傳統(tǒng)微細加工技術(shù)所制造出的器件。半導體納米晶體可以用作存放電子信息的存儲元件，它們還能與光相互作用，用來制造光學信息處理器件。利用DNA連接來程序化地組裝納米晶體，有可能成為排列電路模式的一種方法。得克薩斯大學的安杰拉·貝爾徹和同事們的研究還提示了另一種可能的途徑：他們利用的是蛋白質(zhì)的分子識別性質(zhì)，而沒有利用DNA。他們研發(fā)出一種很小的多肽分子，能夠識別不同種類的半導體，并粘接在其表面。這種多肽可以“感覺到”半導體晶體表面的原子是怎樣組織的。也許有一天，可以給基因工程馬達蛋白（參見第五章）裝上這種識別特定半導體的多肽手臂，于是就能將納米晶體拖拽到分子建造的位點附近，并把它們排列成電路的模式。