L'ADN révèle une autre propriété électronique

Pas encore possible dans un sens utile, l'ADN a le potentiel d'être l'épine dorsale des circuits électroniques moléculaires - l'électronique à la plus petite échelle - et vers ce scientifique recherchent sa structure et testent des modifications pour trouver des caractéristiques électriques non linéaires et des comportements de commutation utiles. .

À l'Institut de Tokyo de Technologie, une équipe a connecté un court brin d'ADN – long de 90 nucléotides, appelé « 90-mer » (comme un polymère) – d'une manière inhabituelle et a découvert à la fois une conductivité, une caractéristique non linéaire et une nature auto-réparatrice.

L'expérience implique un microscope à effet tunnel (STM) avec une pointe de sonde en or, un substrat en or et le brin d'ADN.

Selon l'université, la façon habituelle de regarder de tels brins est d'en attraper un très loin entre la pointe de la sonde du microscope et le substrat, ce qui révèle que la résistance augmente avec la longueur jusqu'à ce que plus rien ne puisse être mesuré.

Ce que l'équipe de Tokyo a fait, c'est de mesurer à travers le brin plutôt que le long de celui-ci.

Ils ont rendu une extrémité du brin «collante» en liant séparément des atomes de soufre à chacun des brins simples qui composent l'hélice double brin de l'ADN 90-mer.

Lorsque le soufre se lie à l'or, les 90-mers à pointe de soufre se sont collés au substrat par une extrémité (en haut à gauche).

En rapprochant la pointe STM en or de l'ADN attaché, ils pouvaient parfois ramasser l'extrémité d'un seul des brins simples du 90-mer, laissant l'autre simple brin collé au substrat (diagramme à droite). Cela a permis aux chercheurs de mesurer pour la première fois les caractéristiques électriques d'un brin d'ADN de longueur moyenne.

La conductivité s'est avérée élevée, révélée par la modélisation théorique comme étant due aux électrons π délocalisés qui se déplacent librement autour de la molécule, selon les chercheurs.

Alors qu'ils éloignaient la sonde du substrat, ils ont trouvé un coude dans la courbe distance-conductance - malheureusement difficile à voir dans le graphique fourni par l'université (à gauche) car des milliers de mesures se superposent. Les plis combinés forment la tache sombre juste en dessous de G/G₀= 0.002 conductivité et au-dessus ~ 0.1 nm de déplacement.

« Le plateau unique et la décroissance de la conductance qui s'ensuit dans les traces indiquent que ces plateaux sont attribués à la jonction à molécule unique qui contient l'ADN », selon l'équipe dans un article publié dans Nature Communications.

Ceci et la conductivité élevée sont ce qui amène les chercheurs, qui ont maintenant une pleine maîtrise théorique sur les processus, à conclure qu'il s'agit de connaissances utiles pour l'ADN futur. circuit concepteurs à exploiter.

Les expériences ont également révélé que le brin d'ADN se dénouerait si les extrémités étaient tirées, puis se reconnecterait spontanément sans dommage résiduel lorsque la sonde redescendrait – le 90-mer présentait des caractéristiques étranges pendant que cela se produisait, décrites dans l'article de Nature avec un mécanisme possible.

Enfin, si le substrat était recouvert d'un type de brin « demi-ADN » et que les demi-brins partenaires étaient déposés sur la pointe de la sonde, un ADN 90-mère se formait spontanément lorsque la sonde était déplacée près du substrat.

Ces deux dernières caractéristiques suggèrent un auto-assemblage robuste au cas où les futurs circuits en auraient besoin.

Tous les détails peuvent être lus sans paiement dans l'article de Nature Communications « Single-molecule jonction spontanément restauré par DNA zipper ».