DNA revela outra propriedade eletrônica

Ainda não é possível em qualquer sentido útil, o DNA tem o potencial de ser a espinha dorsal dos circuitos eletrônicos moleculares - eletrônicos na menor escala - e para isso os cientistas estão caçando em sua estrutura e testando modificações para encontrar características elétricas não lineares úteis e comportamentos de comutação .

No Instituto de Tóquio de Equipar, uma equipe conectou uma cadeia curta de DNA – com 90 nucleotídeos de comprimento, chamada de '90-mer' (polímero semelhante) – de uma forma incomum e encontrou condutividade, uma característica não linear e uma natureza auto-reparável.

O experimento envolve um microscópio de tunelamento de varredura (STM) com uma ponta de sonda de ouro, um substrato de ouro e a fita de DNA.

De acordo com a universidade, a maneira usual de olhar para esses fios é pegar um longo caminho entre a ponta da sonda do microscópio e o substrato, e isso revela que a resistência aumenta com o comprimento até que nada mais possa ser medido.

O que a equipe de Tóquio fez foi medir ao longo da costa em vez de ao longo dela.

Eles tornaram uma das extremidades da fita "pegajosa" ligando átomos de enxofre separadamente a cada uma das fitas simples que compõem a hélice de fita dupla do DNA 90-mer.

À medida que o enxofre se liga ao ouro, os 90-meros com ponta de enxofre aderem ao substrato por uma extremidade (acima à esquerda).

Ao trazer a ponta STM de ouro para perto do DNA anexado, eles às vezes podiam pegar a extremidade de apenas uma das fitas simples do 90-mer, deixando a outra fita simples presa ao substrato (diagrama certo) Isso permitiu que os pesquisadores medissem as características elétricas em uma fita de DNA de comprimento médio pela primeira vez.

A condutividade foi considerada alta, revelada pela modelagem teórica como sendo devida aos elétrons π deslocalizados que se movem livremente ao redor da molécula, de acordo com os pesquisadores.

À medida que puxaram a sonda para longe do substrato, eles encontraram uma torção na curva de condutância à distância - infelizmente difícil de ver no gráfico fornecido pela universidade (esquerda) à medida que milhares de medições são sobrepostas. As dobras combinadas formam a mancha escura logo abaixo de G / G₀= 0.002 condutividade e deslocamento acima de ~ 0.1 nm.

“O único platô e subsequente decadência de condutância nos traços indicam que esses platôs são atribuídos à junção de uma única molécula que contém DNA”, de acordo com a equipe em um artigo publicado na Nature Communications.

Isso e a alta condutividade é o que leva os pesquisadores, que agora têm total domínio teórico sobre os processos, a concluir que este é um conhecimento útil para o DNA futuro. o circuito designers para explorar.

Os experimentos também revelaram que a fita de DNA se desfaria se as pontas fossem puxadas, e então se reconectaria espontaneamente sem danos residuais quando a sonda desceu novamente - o 90-mer exibiu algumas características estranhas enquanto isso acontece, descritas no artigo da Nature junto com um possível mecanismo.

Por último, se o substrato foi revestido com um tipo de fita de 'metade de DNA' e as meias fitas parceiras foram depositadas na ponta da sonda, o DNA 90-mer se formou espontaneamente quando a sonda foi movida para perto do substrato.

Essas duas últimas características sugerem uma automontagem robusta, caso os circuitos futuros precisem.

Detalhes completos podem ser lidos sem pagamento no artigo da Nature Communications 'Junção de molécula única espontaneamente restaurada por zíper de DNA'.