DNA mendedahkan satu lagi sifat elektronik

Belum lagi mungkin dalam apa-apa erti yang berguna, DNA berpotensi untuk menjadi tulang belakang untuk litar elektronik molekul - elektronik pada skala terkecil - dan ke arah saintis ini memburu melalui strukturnya dan menguji pengubahsuaian untuk mencari ciri elektrik bukan linear yang berguna dan tingkah laku pensuisan .

Di Institut Tokyo Teknologi, satu pasukan telah menyambungkan untaian DNA pendek – 90 nukleotida panjang, dipanggil '90-mer' (seperti polimer) – dengan cara yang luar biasa dan mendapati kedua-dua kekonduksian, ciri tidak linear dan sifat membaiki diri.

Eksperimen ini melibatkan mikroskop terowong pengimbasan (STM) dengan hujung probe emas, substrat emas dan untaian DNA.

Menurut universiti, cara biasa untuk melihat helai tersebut adalah dengan menangkap satu jarak jauh antara hujung probe mikroskop dan substrat, dan ini mendedahkan bahawa rintangan meningkat dengan panjang sehingga tiada banyak yang boleh diukur.

Apa yang dilakukan oleh pasukan Tokyo ialah mengukur merentasi helai dan bukannya di sepanjangnya.

Mereka membuat satu hujung helai 'melekit' dengan mengikat atom sulfur secara berasingan setiap satu helai yang membentuk heliks beruntai dua DNA 90-mer.

Sebagai ikatan sulfur kepada emas, 90-mers berhujung sulfur melekat pada substrat pada satu hujung (di atas kiri).

Dengan mendekatkan hujung STM emas dengan DNA yang dilampirkan, mereka kadangkala boleh mengambil hujung hanya satu daripada helai tunggal 90-mer, meninggalkan untaian tunggal yang lain melekat pada substrat (rajah betul). Ini membolehkan para penyelidik mengukur ciri-ciri elektrik merentasi untaian DNA pertengahan panjang untuk kali pertama.

Kekonduksian didapati tinggi, yang didedahkan oleh pemodelan teori adalah disebabkan oleh elektron π penyahlokalan yang bergerak bebas di sekeliling molekul, menurut penyelidik.

Semasa mereka menarik probe dari substrat, mereka mendapati kekusutan dalam lengkung konduktans jarak - sayangnya sukar untuk dilihat dalam graf yang disediakan oleh universiti (kiri) kerana beribu-ribu ukuran ditindih. Kekusutan gabungan membentuk tompok gelap betul-betul di bawah G/G₀=0.002 kekonduksian dan ke atas ~0.1nm anjakan.

"Dataran tinggi tunggal dan pereputan konduktans berikutnya dalam jejak menunjukkan bahawa dataran tinggi ini dikaitkan dengan persimpangan molekul tunggal yang mengandungi DNA, " menurut pasukan itu dalam makalah yang diterbitkan dalam Nature Communications.

Ini dan kekonduksian yang tinggi inilah yang mendorong para penyelidik, yang kini mempunyai cengkaman teori sepenuhnya terhadap proses, untuk membuat kesimpulan bahawa ini adalah pengetahuan yang berguna untuk DNA masa depan. litar pereka untuk mengeksploitasi.

Eksperimen juga mendedahkan bahawa untaian DNA akan terurai jika hujungnya ditarik, dan kemudian secara spontan menyambung semula tanpa sisa kerosakan apabila probe turun semula - 90-mer memaparkan beberapa ciri ganjil semasa ini berlaku, diterangkan dalam kertas Alam bersama-sama dengan mekanisme yang mungkin.

Akhir sekali, jika substrat disalut dengan satu jenis helai 'separuh DNA' dan separuh helai pasangan didepositkan pada hujung kuar, DNA 90-mer terbentuk secara spontan apabila kuar digerakkan dekat dengan substrat.

Dua ciri terakhir ini mencadangkan pemasangan sendiri yang mantap sekiranya litar masa depan memerlukannya.

Butiran penuh boleh dibaca tanpa bayaran dalam kertas Nature Communications 'Simpang molekul tunggal dipulihkan secara spontan oleh zip DNA'.