DNA mengungkapkan properti elektronik lainnya

Belum mungkin dalam arti yang berguna, DNA memiliki potensi untuk menjadi tulang punggung untuk sirkuit elektronik molekuler – elektronik pada skala terkecil – dan menuju ilmuwan ini sedang berburu melalui struktur dan pengujian modifikasi untuk menemukan karakteristik listrik non-linear yang berguna dan perilaku switching .

Di Institut Tokyo Teknologi, sebuah tim telah menghubungkan untai DNA pendek – sepanjang 90 nukleotida, yang disebut '90-mer' (seperti polimer) – dengan cara yang tidak biasa dan menemukan konduktivitas, karakteristik non-linier, dan sifat memperbaiki diri.

Eksperimen ini melibatkan scanning tunneling microscope (STM) dengan ujung probe emas, substrat emas, dan untai DNA.

Menurut universitas, cara yang biasa untuk melihat untaian seperti itu adalah dengan menangkap satu jauh antara ujung probe mikroskop dan substrat, dan ini mengungkapkan bahwa resistensi meningkat dengan panjang sampai tidak banyak yang dapat diukur.

Apa yang dilakukan tim Tokyo adalah mengukur di seberang untai, bukan di sepanjang itu.

Mereka membuat salah satu ujung untai 'lengket' dengan mengikat atom belerang secara terpisah masing-masing untai tunggal yang membentuk heliks untai ganda DNA 90-mer.

Sebagai ikatan belerang dengan emas, 90-mer berujung belerang menempel pada substrat pada salah satu ujungnya (kiri atas).

Dengan mendekatkan ujung STM emas ke DNA yang dilampirkan, mereka kadang-kadang dapat mengambil ujung salah satu untai tunggal 90-mer, meninggalkan untai tunggal lainnya menempel pada substrat (diagram kanan). Ini memungkinkan para peneliti mengukur karakteristik listrik di untai DNA panjang menengah untuk pertama kalinya.

Konduktivitas ditemukan tinggi, diungkapkan oleh pemodelan teoritis karena elektron terdelokalisasi yang bergerak bebas di sekitar molekul, menurut para peneliti.

Saat mereka menarik probe menjauh dari substrat, mereka menemukan ketegaran pada kurva jarak-konduktansi – sayangnya sulit dilihat dalam grafik yang disediakan oleh universitas (meninggalkan) karena ribuan pengukuran ditumpangkan. Ketegaran gabungan membentuk tambalan gelap tepat di bawah G/G₀= 0.002 konduktivitas dan perpindahan di atas ~ 0.1nm.

“Dataran tinggi tunggal dan peluruhan konduktansi berikutnya dalam jejak menunjukkan bahwa dataran tinggi ini dikaitkan dengan persimpangan molekul tunggal yang mengandung DNA,” menurut tim dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Nature Communications.

Ini dan konduktivitas tinggi inilah yang membuat para peneliti, yang sekarang memiliki pegangan teoretis penuh pada proses, untuk menyimpulkan bahwa ini adalah pengetahuan yang berguna untuk DNA masa depan. sirkit desainer untuk dieksploitasi.

Eksperimen juga mengungkapkan bahwa untai DNA akan terurai jika ujungnya ditarik, dan kemudian terhubung kembali secara spontan tanpa kerusakan sisa ketika probe turun lagi – 90-mer menunjukkan beberapa karakteristik aneh saat ini terjadi, dijelaskan dalam makalah Nature bersama dengan mekanisme yang mungkin.

Terakhir, jika substrat dilapisi dengan satu jenis untai 'setengah DNA' dan pasangan setengah untai diendapkan pada ujung probe, DNA 90-mer akan terbentuk secara spontan ketika probe dipindahkan dekat dengan substrat.

Dua karakteristik terakhir ini menunjukkan perakitan mandiri yang kuat jika sirkuit masa depan membutuhkannya.

Rincian lengkap dapat dibaca tanpa pembayaran di makalah Nature Communications 'Persimpangan molekul tunggal secara spontan dipulihkan oleh ritsleting DNA'.