ДНК обнаруживает еще одно электронное свойство

Пока еще невозможно в каком-либо полезном смысле, ДНК потенциально может стать основой для молекулярных электронных схем - электроники в самом маленьком масштабе - и в отношении этого ученые ищут в ее структуре и тестировании модификации, чтобы найти полезные нелинейные электрические характеристики и переключатели. .

В Токийском институте Технологии, команда соединила короткую цепь ДНК длиной 90 нуклеотидов, названную «90-мером» (например, полимером), необычным способом и обнаружила одновременно проводимость, нелинейную характеристику и природу самовосстановления.

В эксперименте используется сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) с золотым наконечником зонда, золотой подложкой и нитью ДНК.

Согласно университету, обычный способ смотреть на такие нити - это поймать один длинный путь между наконечником зонда микроскопа и подложкой, и это показывает, что сопротивление увеличивается с увеличением длины до тех пор, пока ничего особенного не может быть измерено.

Команда из Токио провела измерения поперек берега, а не вдоль него.

Они сделали один конец цепи «липким», связав атомы серы отдельно с каждой из одиночных цепей, составляющих двухцепочечную спираль 90-мера ДНК.

Поскольку сера связывается с золотом, 90-меры с серным наконечником прилипают к подложке одним концом (выше левого).

Поднося золотой наконечник СТМ близко к прикрепленной ДНК, они иногда могли захватить конец только одной из одиночных цепей 90-мера, оставляя другую однонитку прикрепленной к субстрату (диаграмма справа). Это позволило исследователям впервые измерить электрические характеристики цепи ДНК средней длины.

По словам исследователей, проводимость оказалась высокой, что, согласно теоретическому моделированию, связано с делокализованными π-электронами, которые свободно перемещаются вокруг молекулы.

Когда они оторвали зонд от подложки, они обнаружили излом на кривой дистанционной проводимости - к сожалению, его трудно увидеть на графике, предоставленном университетом (оставил), так как тысячи измерений накладываются друг на друга. Комбинированные перегибы образуют темное пятно чуть ниже G / G.₀= 0.002 проводимости и смещения более ~ 0.1 нм.

«Единичное плато и последующий спад проводимости на следах указывают на то, что эти плато приписываются соединению одной молекулы, содержащему ДНК», - говорится в статье группы, опубликованной в Nature Communications.

Это и высокая проводимость - вот что привело исследователей, которые теперь имеют полное теоретическое представление о процессах, к выводу, что это полезные знания для будущего ДНК. схема дизайнеры использовать.

Эксперименты также показали, что нить ДНК распутается, если потянуть за концы, а затем самопроизвольно повторно соединиться без остаточных повреждений, когда зонд снова опустится - 90-мерный элемент демонстрирует некоторые странные характеристики, пока это происходит, как описано в статье Nature вместе с возможный механизм.

Наконец, если субстрат был покрыт одним типом «полу-ДНК» нити и партнерские полунити были нанесены на кончик зонда, 90-мерная ДНК спонтанно образовалась, когда зонд был перемещен близко к субстрату.

Эти последние две характеристики предполагают надежную самосборку на случай, если это понадобится будущим схемам.

Полная информация может быть прочитана без оплаты в статье Nature Communications «Одномолекулярное соединение, спонтанно восстанавливаемое застежкой-молнией ДНК».