DNA חושף עוד נכס אלקטרוני

עדכון: 6 באוגוסט 2023

עדיין לא אפשרי בשום מובן שימושי, לדנ"א יש פוטנציאל להיות עמוד השדרה של מעגלים אלקטרוניים מולקולריים - אלקטרוניקה בקנה מידה הקטן ביותר - ולקראת המדען הזה מחפשים את המבנה שלו ובודקים שינויים כדי למצוא מאפיינים חשמליים לא ליניאריים שימושיים והתנהגויות מיתוג .

במכון טוקיו של טכנולוגיה, צוות חיבר גדיל DNA קצר - באורך 90 נוקלאוטידים, הנקרא '90-מר' (כמו פולימר) - בצורה יוצאת דופן ומצא גם מוליכות, מאפיין לא ליניארי וגם אופי מתקן עצמי.

הניסוי כולל מיקרוסקופ מנהור סורק (STM) עם קצה בדיקה זהב, מצע זהב וגדיל DNA.

לטענת האוניברסיטה, הדרך המקובלת להסתכל על גדילים כאלה היא לתפוס אחד רחוק בין קצה הבדיקה של המיקרוסקופ למצע, וזה מגלה שההתנגדות גדלה עם האורך עד שלא ניתן למדוד הרבה.

מה שצוות טוקיו עשה היה למדוד על פני הגדיל במקום לאורכו.

הם הפכו את הקצה האחד של הגדיל ל"דביק" על ידי קישור של אטומי גופרית בנפרד של כל אחד מהגדילים הבודדים המרכיבים את הסליל הדו-גדילי של ה-DNA 90-mer.

כקשרי גופרית לזהב, ה-90-מרים בעלי קצה הגופרית נדבקו למצע בקצה אחד (למעלה משמאל).

על ידי קירוב קצה STM הזהב ל-DNA המצורף, הם יכלו לפעמים לקלוט את הקצה של רק אחד מהגדילים הבודדים של ה-90-mer, ולהשאיר את הגדיל היחיד השני דבוק למצע (תרשים נכון). זה מאפשר לחוקרים למדוד את המאפיינים החשמליים על פני גדיל DNA באורך בינוני בפעם הראשונה.

נמצא כי מוליכות גבוהה, התגלתה על ידי מודלים תיאורטיים כנובעת מאלקטרוני π שנעים בחופשיות סביב המולקולה, לפי החוקרים.

כשהם משכו את הגשושית הרחק מהמצע, הם מצאו קימוט בעקומת מוליכות המרחק - למרבה הצער קשה לראות בגרף שסיפקה האוניברסיטה (עזבו) כאשר אלפי מדידות משולבות. הקיפולים המשולבים יוצרים את הכתם הכהה ממש מתחת ל-G/G0=0.002 מוליכות ומעלה תזוזה של ~0.1nm.

"הרמה הבודדת והתפרקות המוליכה שלאחר מכן בעקבות מצביעות על כך שהמישורים הללו מיוחסים לצומת של מולקולה אחת המכילה DNA", לפי הצוות במאמר שפורסם ב-Nature Communications.

זה והמוליכות הגבוהה הם מה שמוביל את החוקרים, שכעת יש להם אחיזה תיאורטית מלאה בתהליכים, להסיק שזהו ידע שימושי עבור DNA עתידי מעגל מעצבים לנצל.

הניסויים גם גילו שגדיל ה-DNA יתפרק אם הקצוות יימשכו, ולאחר מכן יתחבר מחדש ללא נזק שיורי כאשר הגשושית ירדה שוב - ה-90-mer הציג כמה מאפיינים מוזרים בזמן שזה קורה, המתוארים בעיתון Nature יחד עם מנגנון אפשרי.

לבסוף, אם המצע היה מצופה בסוג אחד של גדיל 'חצי DNA' וחצאי הגדילים השותפים הופקדו על קצה הבדיקה, נוצר 90-מר DNA באופן ספונטני כאשר הבדיקה הועברה קרוב למצע.

שני המאפיינים האחרונים מצביעים על הרכבה עצמית חזקה אם מעגלים עתידיים יזדקקו לכך.

ניתן לקרוא את הפרטים המלאים ללא תשלום בעיתון Nature Communications 'צומת מולקולה אחת שוחזר באופן ספונטני על ידי רוכסן DNA'.