DNA tiết lộ một thuộc tính điện tử khác

Cập nhật: ngày 6 tháng 2023 năm XNUMX

Vẫn chưa thể thực hiện được theo bất kỳ ý nghĩa hữu ích nào, DNA có tiềm năng trở thành xương sống cho các mạch điện tử phân tử - thiết bị điện tử ở quy mô nhỏ nhất - và hướng tới điều này, nhà khoa học đang săn lùng cấu trúc của nó và thử nghiệm các sửa đổi để tìm ra các đặc tính điện phi tuyến tính hữu ích và hành vi chuyển đổi .

Tại Viện Khoa học Tokyo Công nghệ, một nhóm nghiên cứu đã kết nối một chuỗi DNA ngắn – dài 90 nucleotide, được gọi là “90-mer” (giống như polyme) – theo một cách khác thường và tìm thấy cả tính dẫn điện, đặc tính phi tuyến tính và tính chất tự sửa chữa.

Thí nghiệm bao gồm một kính hiển vi quét đường hầm (STM) với đầu dò bằng vàng, chất nền vàng và sợi DNA.

Theo trường đại học, cách thông thường để xem xét các sợi như vậy là bắt một khoảng cách dài giữa đầu dò của kính hiển vi và chất nền, và điều này cho thấy điện trở tăng theo chiều dài cho đến khi không thể đo được gì nhiều.

Những gì nhóm nghiên cứu Tokyo đã làm là đo trên sợi thay vì dọc theo sợi.

Họ làm cho một đầu của sợi 'dính' bằng cách liên kết các nguyên tử lưu huỳnh riêng rẽ từng sợi đơn tạo nên chuỗi xoắn kép của DNA 90-mer.

Khi lưu huỳnh liên kết với vàng, 90 mers chứa lưu huỳnh bị dính chặt vào chất nền bởi một đầu (phía trên bên trái).

Bằng cách đưa đầu nhọn STM vàng gần với DNA được gắn vào, đôi khi chúng có thể nhận phần cuối của chỉ một trong các sợi đơn của 90-mer, để lại sợi đơn còn lại bị dính vào chất nền (sơ đồ đúng). Điều này cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đo được các đặc tính điện trên một sợi DNA có chiều dài trung bình.

Theo các nhà nghiên cứu, độ dẫn điện được phát hiện là cao, được tiết lộ bởi mô hình lý thuyết là do các electron π phân chia chuyển động tự do xung quanh phân tử, theo các nhà nghiên cứu.

Khi họ kéo đầu dò ra khỏi chất nền, họ tìm thấy một đường gấp khúc trong đường cong dẫn khoảng cách - đáng buồn là khó có thể nhìn thấy trong biểu đồ do trường đại học cung cấp (trái) khi hàng nghìn phép đo được xếp chồng lên nhau. Các đường gấp khúc kết hợp tạo thành mảng tối ngay bên dưới G / G0= Độ dẫn điện = 0.002 và độ dịch chuyển trên ~ 0.1nm.

Nhóm nghiên cứu cho biết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications: “Cao nguyên đơn và sự phân hủy độ dẫn sau đó cho thấy rằng những cao nguyên này là do mối nối đơn phân tử có chứa DNA”.

Điều này và độ dẫn điện cao là điều khiến các nhà nghiên cứu, những người hiện đã nắm rõ lý thuyết về các quá trình, kết luận rằng đây là kiến ​​thức hữu ích cho DNA trong tương lai mạch các nhà thiết kế để khai thác.

Các thí nghiệm cũng tiết lộ rằng sợi DNA sẽ bung ra nếu các đầu được kéo, và sau đó tự động kết nối lại mà không bị hư hại khi đầu dò đi xuống lần nữa - 90-mer hiển thị một số đặc điểm kỳ lạ trong khi điều này xảy ra, được mô tả trong tờ Nature cùng với một cơ chế khả thi.

Cuối cùng, nếu chất nền được phủ bởi một loại sợi 'nửa DNA' và các nửa sợi đối tác được lắng đọng trên đầu của mẫu dò, thì DNA 90-mer tự phát được hình thành khi đầu dò được di chuyển đến gần chất nền.

Hai đặc điểm cuối cùng này cho thấy khả năng tự lắp ráp mạnh mẽ nếu các mạch tương lai cần nó.

Bạn có thể đọc chi tiết đầy đủ mà không cần thanh toán trong tờ Nature Communications 'Điểm nối đơn phân tử được khôi phục một cách tự nhiên bằng dây kéo DNA'.