يكشف الحمض النووي عن خاصية إلكترونية أخرى

تحديث: 6 أغسطس 2023

ليس من الممكن حتى الآن بأي معنى مفيد ، فإن الحمض النووي لديه القدرة على أن يكون العمود الفقري للدوائر الإلكترونية الجزيئية - الإلكترونيات على أصغر نطاق - وفي اتجاه هذا العالم يبحث عن تعديلات هيكلها واختبارها للعثور على خصائص كهربائية غير خطية مفيدة وسلوكيات التبديل .

في معهد طوكيو تكنولوجياقام فريق بحثي بربط شريط قصير من الحمض النووي - يبلغ طوله 90 نيوكليوتيدًا، يسمى "90 مير" (مثل البوليمر) - بطريقة غير عادية، ووجدوا كلاً من الموصلية، وخاصية غير خطية، وطبيعة الإصلاح الذاتي.

تتضمن التجربة مجهر مسح نفقي (STM) مع طرف مسبار ذهبي وركيزة ذهبية وشريط DNA.

وفقًا للجامعة ، فإن الطريقة المعتادة للنظر إلى مثل هذه الخيوط هي الإمساك بطرق طويلة بين طرف المجس المجهري والركيزة ، وهذا يكشف أن المقاومة تزداد مع الطول حتى لا يمكن قياس أي شيء.

ما فعله فريق طوكيو هو القياس عبر الخيط بدلاً من طوله.

لقد جعلوا أحد طرفي الخيط "لزجًا" عن طريق ربط ذرات الكبريت بشكل منفصل لكل من الخيوط المفردة التي تشكل اللولب المزدوج الجديلة للحمض النووي 90 مير.

نظرًا لأن الكبريت يرتبط بالذهب ، فإن الكبريت الذي يبلغ طوله 90 مترًا عالقًا في الركيزة بنهاية واحدة (فوق اليسار).

من خلال تقريب طرف STM الذهبي من الحمض النووي المرتبط ، يمكنهم أحيانًا التقاط نهاية أحد الخيوط الفردية من 90 مير ، تاركين الخيط المفرد الآخر عالقًا في الركيزة (رسم تخطيطي صحيح). سمح هذا للباحثين بقياس الخصائص الكهربائية عبر خيط DNA متوسط ​​الطول لأول مرة.

تم العثور على الموصلية عالية ، والتي كشفت عنها النمذجة النظرية أنها ناتجة عن إلكترونات غير محددة تتحرك بحرية حول الجزيء ، وفقًا للباحثين.

عندما قاموا بسحب المسبار بعيدًا عن الركيزة ، وجدوا التواء في منحنى المسافة - التوصيل - للأسف يصعب رؤيته في الرسم البياني الذي قدمته الجامعة (اليسار) حيث يتم فرض آلاف القياسات. مكامن الخلل مجتمعة تشكل التصحيح الداكن أسفل G / G مباشرة0= 0.002 الموصلية وما فوق ~ 0.1 نانومتر الإزاحة.

"الهضبة المنفردة واضمحلال التوصيل اللاحق في الآثار تشير إلى أن هذه الهضاب تُعزى إلى تقاطع الجزيء المفرد الذي يحتوي على الحمض النووي" ، وفقًا للفريق في ورقة بحثية نُشرت في Nature Communications.

هذا بالإضافة إلى الموصلية العالية هو ما يقود الباحثين ، الذين لديهم الآن قبضة نظرية كاملة على العمليات ، إلى استنتاج أن هذه المعرفة مفيدة للحمض النووي في المستقبل. الدارة الكهربائية المصممين لاستغلالها.

كشفت التجارب أيضًا أن حبلا الحمض النووي سوف ينهار إذا تم سحب الأطراف ، ثم إعادة الاتصال تلقائيًا دون حدوث أضرار متبقية عندما ينزل المسبار مرة أخرى - أظهر المجس 90 مير بعض الخصائص الغريبة أثناء حدوث ذلك ، الموصوفة في ورقة الطبيعة جنبًا إلى جنب مع آلية ممكنة.

أخيرًا ، إذا كانت الركيزة مغطاة بنوع واحد من حبلا `` نصف DNA '' وتم ترسيب الخيوط النصفية الشريكة على طرف المجس ، فإن الحمض النووي المكون من 90 مير يتشكل تلقائيًا عند تحريك المسبار بالقرب من الركيزة.

تشير هاتان السمتان الأخيرتان إلى التجميع الذاتي القوي إذا احتاجته الدوائر المستقبلية.

يمكن قراءة التفاصيل الكاملة دون الدفع في ورقة Nature Communications بعنوان "استعاد تقاطع جزيء واحد تلقائيًا بواسطة سحاب DNA".