[[קובץ:Mao-DXarray-schematic-small.gif|ממוזער|שמאל|יצירת מערך DX באופן סכמתי. כל לבנה מייצגת סליל דו גדילי של DNA, כאשר הקצוות שלהם דביקים. קומפלקס ה-DX למעלה יתחבר לקומפלקס שמופיע למטה]]
קומפלקסים קטנים של חומצות גרעין יכולים להיות בעלי [[:en:Sticky end#Overhangs and sticky ends|קצוות דביקים]] ומשולבים בסריגים דו-ממדיים גדולים יותר, המכילים דפוס מסוים של [[ריצוף של המישור|פסיפס]] מהאריחים המולקולאריים הבודדים. הדוגמה הראשונה לזה הייתה קומפלקסי ה־DX- ששמשו כאריחי הבסיס, המכילים כל אחד ארבעה קצוות דביקים עם רצפים שגרמו ליחידות ה-DX ליצור יחד יריעות שטוחות דו-ממדיות שהם בעצם גביש קשיח דו ממדי של DNA.מערכים דו-ממדיים נוצרו מתוך מוטיבים שונים, כולל סריג [[מעוין|מעויני]] [[:en:Holliday junction|צומת Holliday]], ומגוון מערכים המבוססים על DX.
ניתן להציג על ידי מערכים דו-ממדיים מבנים לא מחזוריים אשר הרכבתם מיישמת אלגוריתם לוגי או חישובי. אריחי ה-DX יכולים להכיל רצפי קצוות דביקים נבחרים, כך שהם משמשים כ[[אריחי ואנג]], המאפשרים להם לבצע חישוב. הוצג מערך DX שהרכבתו מקודדת לפעולה ; [[או מוציא|XOR]] זה מאפשר למערך ה-DNA ליישם את [[אוטומט תאי|האוטומט התאי]] שיוצר [[פרקטל]] המכונה [[:en:Sierpinski gasket|Sierpinski gasket]]. למערכת אחרת יש את הפונקציה של [[מונה (מכשיר)|מונה]] בינארי, המציגה מספר שגדל בינארית ככל שהיא גדלה. תוצאות אלו מראות כי החישוב יכול להיות משולב בתוך מכלול של מערכי ה-DNA.
[[קובץ:DNA nanostructures.png|ממוזער|שמאל|משמאל: מודל של אריח DNA המשמש ליצירת סריג זמני. מימין: תמונה של הסריג המורכב במיקרוסקופ כח אטומי]]
מערכי DX נעשו כדי ליצור צינורות חלולים בקוטר 4–20 [[:en:Nanometer|ננומטר]], שהם סריגים דו ממדיים שמסתובבים סביב עצמם. צינורות ה־DNA הללו דומים במקצת בגודלם ובצורתם ל[[ננו-צינורית פחמן|ננו צינורות פחמן]]. לעומת ננו צינורות פחמן, צינוריות ה־DNA משתנים בקלות רבה יותר ומתחברים למבנים אחרים. אחת הדרכים לבניית צינורות ה־DNA משתמשת בסריג של אריחי DX מעוקלים שמסתובבים סביב עצמו ונסגרים לידי צינור.
יצירת סריגים תלת ממדיים של DNA הייתה המטרה הראשונה בננוטכנולוגיית DNA, אך התברר שזה אחד הדברים הקשים להבנה. הצלחה, באמצעות השימוש במוטיב, מבוססת על רעיון של [[:en:Tensegrity|טנסגריטי]], איזון בין מתח ודחיסת כוחות, דווח לבסוף ב-2009.
[[קובץ:SierpinskiTriangle.svg|ממוזער|שמאל|דוגמה לסריג דו ממדי קבוע שיוצר תבנית של פרקטל: ה-Sierpinski gasket]]
[[קובץ:Rothemund-DNA-SierpinskiGasket.jpg|ממוזער|שמאל|דוגמה לסריג דו ממדי קבוע שיוצר תבנית של פרקטל: מערכי DNA המציגים Sierpinski gasket]]
מבנים בדידים.
חוקרים סנתזו מספר קומפלקסים תלת ממדיים של DNA במבנה של [[פאון|פאונים]], כמו [[קובייה]] או [[תמניון קטום|אוקטהדרון]]. ההצגות הראשונות של ה-DNA רבפאון היו לאחר עבודה מאוד אינטנסיבית, הדורשת [[:en:DNA ligase|DNA ליגאז]] ושלבים של סינתזת [[:en:Solid-phase synthesis|פאזת מוצק]] כדי ליצור רבפאון [[:en:Catenane|catenated]]. עבודה רצופה הניבה רבפאון שהסינתזה שלו הייתה הרבה יותר קלה. היא כללה DNA אוקטהדרון עשוי מגדיל אחד ארוך שנועד להתקפל לקונפורמציה נכונה, וטטרהדרון שניתן להפיק מארבעה גדילי DNA בצעד אחד, כפי שמתואר בראש מאמר זה.
ננו-מבנים שרירותיים, בעלי צורות לא רגילות עשויים בדרך כלל בשיטת ה-[[DNA אוריגמי]]. מבנים אלה כוללים גדיל ארוך וטבעי של נגיף, שעשוי להתקפל לצורה הרצויה על ידי גדילים בסיסיים קצרים שנועדו לצורך חישוב. לשיטה זו יש את היתרונות של הקלות בעיצוב, כמו [[:en:Nucleic acid sequence|רצף הבסיסים]] שנקבע מראש בגדיל הארוך, ולא דורש ניקיון גבוה של הגדיל ו[[סטויכיומטריה]] מדויקת, כמו שרוב שיטות ננוטכנולוגיית DNA האחרות עושות. DNA אוריגמי הוצג לראשונה עבור צורות דו ממדיות, כמו [[סמיילי]] ומפה מחוספסת של צפון אמריקה. מבנים מוצקים תלת ממדיים יכולים להיווצר באמצעות סלילי DNA מקבילים מסודרים בתבנית חלת דבש, ומבנים עם מעטפת דו ממדית שניתן לקפל לתוך צורה חלולה תלת ממדית, הדומה ל[[קופסת קרטון]]. אלה יכולים להיות מתוכננים לפתוח ולחשוף או לשחרר מטען מולקולרי בתגובה לגירוי, מה שהופך אותם לפוטנציאליים כמו [[:en:Molecular encapsulation|כלובים מולקולריים]] מתוכננים.
ייצור בתבניות.
במבני חומצות גרעין ניתן לשלב מולקולות אחרות מאשר חומצות גרעין, שלעיתים מכונות "הטרואלמנטים", הכוללים חלבונים, ננו-חלקיקים מתכתיים, [[נקודה קוונטית|נקודות קוונטיות]], ו[[פולרן|פולרנים]]. דבר זה מאפשר בנייה של חומרים ומכשירים עם מגוון פונקציות גדול יותר משל חומצות גרעין בלבד. המטרה היא להשתמש בהרכבה עצמית של מבני חומצות גרעין לתבנית אשר בה הננו-חלקיקים "מתארחים" בהם, ושולטים במיקומם ואף בכיוונם של האלמנטים. רבים מהמערכות האלה השתמשו בקשר קוולנטי, באמצעות אוליגונוקלאוטידים עם [[אמיד]] או [[תיול]] המשמשים כעין נקודת אחיזה כימית כדי לחבר את ההטרואלמנטים. שיטת זו המשתמשת בקשרים קוולנטיים שמשה כדי לארגן [[:en:Gold nanoparticle|ננו-חלקיקי זהב]] על מערך DX, וכן לארגן חלבון סטרפטאבידין בתבניות מסוימות במערך DX. מערכת מארחת שאינה קוולנטית המיושמת באמצעות פוליאמידי [[:en:Peter Dervan|Dervan]] על מערך DX שימשה לארגון חלבוני [[:en:Streptavidin|סטרפטאבידין]] בתבנית ספציפית על מערך DX. ננו-צינורות פחמן המתארחים על מערכי DNA בתבנית המאפשרת הרכבה, משמשים ליצירת טרנזיסטור [[:en:Molecular scale electronics|אלקטרוני מולקולרי]], הנקרא [[:en:Carbon nanotube field-effect transistor|carbon nanotube field-effect transistor]]. בנוסף, ישנן שיטות בהן חומצת גרעין מוחלפת במתכת המחליפה את הצורה הכללית של מבנה חומצת הגרעין המקורית, וכן מתוכנן שימוש בננו-מבני חומצות גרעין כדי ליישם מסכות [[הדפס אבן|ליתוגרפיה]] מולקולרית המאפשרות את העברת התבנית של המבנים אל משטח מוצק.
ננוטכנולוגיית DNA דינאמית.
ננוטכנולוגיית DNA דינאמית מתמקדת ביצירת מערכות חומצות גרעין בעלות פונקציונליות דינאמית הקשורה למבנה שלהם, כגון יצירת מודלים חישוביים ואלגוריתמיים ותנועה מכנית. קיימת חפיפה בין ננוטכנולוגיה DNA מבנית ודינאמית, כמו מבנים שיכולים להיווצר באמצעות annealing ואז יסתדרו מחדש באופן דינמי, או שניתן ליצור אותם באופן דינאמי מלכתחילה.
מכשירים ננומכניים.
קומפלקסי ה-DNA הללו משנים את הקונפורמציה שלהם בעקבות גירוי כלשהו מה שהופך אותם לסוג של [[ננורובוטיקה|ננורובוטים]]. מבנים אלה נוצרים תחילה באופן זהה למבנים סטטיים שנעשו על ידי ננוטכנולוגיית DNA מבנית, אלא שהם מתוכננים כך שיוכלו לשנות קונפורמציה באופן דינמי לאחר הסידור הראשוני. המכשיר הראשון מסוג זה עשה שימוש במעבר בין צורות [[:en:B-DNA|B-DNA]] ו-[[:en:Z-DNA|Z-DNA]] על ידי תנועת פיתול כתגובה לשינוי בתנאי הבופר. מערכות נוספות המשנות מצב קיים מתבססות על נוכחותם של גדילי בקרה, המאפשרים למספר מכשירים לפעול באופן עצמאי בתמיסה. כמה דוגמאות של מערכות כאלה הן "פינצטות מולקולאריות" שבהן יש מצב פתוח וסגור, מכשיר שיכול לעבור מקונפורמית PX לקונפורמציית JK2, תוך כדי שימוש בתנועה סיבובית, ומערך דו-ממדי שיכול באופן דינמי להתרחב ולהתכווץ בתגובה לגדילי הבקרה. מבנים דינמיים בהם יש מצב פתוח וסגור, הם בעלי פוטנציאל להתנהג כמו כלוב מולקולרי, כלומר לשחרר או לחשוף את המטען הפונקציונלי בעת הפתיחה.
הליכוני DNA הם קבוצת ננו-מכונות של חומצות גרעין שמופיעה בהן תנועה כיוונית לאורך מסלול ליניארי. מספר רב של תוכניות הוצגו: אסטרטגיה אחת היא לשלוט בתנועת ההליכון לאורך המסלול באמצעות גדילי בקרה שצריך להוסיף באופן ידני לרצף. גישה אחרת היא להשתמש באנזימי רסטריקציה או בדה-אוקסי-ריבוזימים כדי להדביק את הגדילים ולגרום להליכון לנוע קדימה, וכך יש לו את היתרון שהוא פועל באופן עצמאי. מערכת שהופיעה מאוחר יותר יכולה ללכת על משטח דו ממדי ולא במסלול ליניארי, ומציגה את היכולת להרים ולהזיז מטען מולקולרי באופן סלקטיבי. בנוסף, הוצג הליכון ליניארי שמבצע סינתזת DNA בתבניות ככל שמתקדם לאורך המסלול, וכך מאפשר ביצוע שלבים רבים בסינתזה כימית ישירות על ידי ההליכון.
קסקדות עקירת גדילים.
תגובות של קסקדות עקירת גדילים יכולות לשמש עבור מטרות חישוביות או מבניות. תגובה אחת של עקירת גדיל כרוכה בחשיפת רצף חדש בתגובה לנוכחות של חלק מגדיל אחר. תגובות רבות מסוג זה ניתן לקשר ל[[:en:Biochemical cascade|קסקדה]] שבה כאשר נחשף רצף פלט חדש מתגובה אחת ניתן ליצור תגובה אחרת של עקירת גדיל במקום אחר. זה בתורו מאפשר בניית רשתות של תגובות כימיות עם מרכיבים רבים, המציגות יכולות של חישובים מורכבים ועיבוד אינפורמציה. הקסקדות האלה נעשות תחת העדפה אנרגטית דרך היווצרות של זוגות בסיסים חדשים או רווח ה[[אנטרופיה]] הנובע מתגובות פירוק. קסקדות עקירת גדילים מאפשר פעולה איזותרמית של ההרכבה או תהליך חישובי, לעומת דרישת הרכבת חומצת גרעין המסורתית לשלב annealing תרמי, שבו הטמפרטורה עולה ואז לאט יורדת כדי להבטיח היווצרות נכונה של המבנה הרצוי.