El ADN revela otra propiedad electrónica

Aún no es posible en ningún sentido útil, el ADN tiene el potencial de ser la columna vertebral de los circuitos electrónicos moleculares, la electrónica en la escala más pequeña, y hacia este científico están buscando a través de su estructura y probando modificaciones para encontrar características eléctricas no lineales útiles y comportamientos de conmutación. .

En el Instituto de Tokio de Tecnología, un equipo conectó una cadena corta de ADN (de 90 nucleótidos de largo, llamada '90-mer' (como un polímero)) de una manera inusual y encontró conductividad, una característica no lineal y una naturaleza autorreparable.

El experimento implica un microscopio de efecto túnel (STM) con una punta de sonda de oro, un sustrato de oro y la hebra de ADN.

Según la universidad, la forma habitual de observar tales hebras es atrapar una distancia entre la punta de la sonda del microscopio y el sustrato, y esto revela que la resistencia aumenta con la longitud hasta que no se puede medir mucho.

Lo que hizo el equipo de Tokio fue medir a lo largo de la hebra en lugar de a lo largo de ella.

Hicieron un extremo de la hebra "pegajoso" uniendo átomos de azufre por separado cada una de las hebras simples que forman la hélice de doble hebra del ADN 90-mer.

A medida que el azufre se une al oro, los 90-meros con punta de azufre se adhieren al sustrato por un extremo (arriba a la izquierda).

Al acercar la punta dorada de STM al ADN adjunto, a veces podían recoger el extremo de solo una de las hebras individuales del 90-mer, dejando la otra hebra única pegada al sustrato (diagrama a la derecha). Esto permitió a los investigadores medir las características eléctricas en una hebra de ADN de longitud media por primera vez.

Se encontró que la conductividad era alta, revelada por modelos teóricos que se debe a electrones π deslocalizados que se mueven libremente alrededor de la molécula, según los investigadores.

Cuando retiraron la sonda del sustrato, encontraron una torcedura en la curva de distancia-conductancia, lamentablemente difícil de ver en el gráfico proporcionado por la universidad (izquierda) ya que se superponen miles de medidas. Las torceduras combinadas forman la mancha oscura justo debajo de G / G₀= 0.002 conductividad y más de ~ 0.1nm de desplazamiento.

"La meseta única y la posterior disminución de la conductancia en las trazas indican que estas mesetas se atribuyen a la unión de una sola molécula que contiene ADN", según el equipo en un artículo publicado en Nature Communications.

Esto y la alta conductividad es lo que lleva a los investigadores, que ahora tienen un control teórico completo de los procesos, a concluir que este es un conocimiento útil para el ADN del futuro. circuito diseñadores para explotar.

Los experimentos también revelaron que la hebra de ADN se desenredaría si se tiraran de los extremos, y luego se volvería a conectar espontáneamente sin daño residual cuando la sonda descendiera nuevamente: el 90-mer mostró algunas características extrañas mientras esto sucede, descritas en el artículo de Nature junto con un posible mecanismo.

Por último, si el sustrato se revistió con un tipo de hebra de 'mitad de ADN' y las mitades de hebras asociadas se depositaron en la punta de la sonda, el ADN de 90 meros se formó espontáneamente cuando la sonda se movió cerca del sustrato.

Estas dos últimas características sugieren un autoensamblaje robusto en caso de que los circuitos futuros lo necesiten.

Los detalles completos se pueden leer sin pago en el artículo de Nature Communications 'Unión de una sola molécula restaurada espontáneamente mediante cremallera de ADN'.