سیم های زنده، برای استفاده در حوزه نانوالکترونیک - وبلاگ گردشگر مدرن

به گزارش وبلاگ گردشگر مدرن، استوارت لیندزی و همکارانش نشان دادند که بعضی پروتئین ها می توانند به عنوان رسانای الکتریکی کارآمد عمل نمایند. این سیم های پروتئینی ممکن است خواص رسانایی بهتری نسبت به نانوسیم های مشابه از جنس DNA داشته باشند.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ گردشگر مدرن، یافته های اخیر محققان که در قالب مقاله ای با عنوان Electronic Transport in Molecular Wires of Precisely Controlled Length Built from Modular Proteins در مجله ACS Nano منتشر شده است، نشان می دهد که پروتئین ها می توانند به عنوان سیم های حامل جریان الکتریسیته عمل نمایند. استوارت لیندزی و همکارانش نشان دادند که بعضی پروتئین ها می توانند به عنوان رسانای الکتریکی کارآمد عمل نمایند. این سیم های پروتئینی ممکن است خواص رسانایی بهتری نسبت به نانوسیم های مشابه از جنس DNA داشته باشند.

لیندزی از دانشگاه ایالتی آریزونا مدیریت مرکز طراحی زیستی برای بیوفیزیک تک مولکولی را بر عهده دارد.

پروتئین ها به طور رایج به عنوان رسانای ضعیف الکتریسیته شناخته می شوند، اما وقتی لیندزی و همکارانش نشان دادند که پروتئینی که بین یک جفت الکترود واقع شده است می تواند به عنوان رسانای کارآمد الکترون ها عمل کند، این پیش فرض تغییر کرد.

اگرچه حمل و نقل الکترون کانون تحقیقات قابل توجهی بوده است، ماهیت جریان الکترون ها به وسیله پروتئین ها همچنان یک راز به جای مانده است. به طور کلی، این فرآیند می تواند به وسیله تونل زنی الکترونی رخ دهد، یک اثر کوانتومی که در فواصل بسیار کوتاه اتفاق می افتد یا به وسیله پرش الکترون ها در امتداد یک زنجیره پپتیدی انجام می گردد.

یکی از اهداف این مطالعه معین این موضوع بود که کدام یک از این رژیم ها با انجام مقدار گیری های کمی رسانایی الکتریکی در طول های مختلف نانوسیم پروتئینی کار می نمایند. این مطالعه بعلاوه یک مدل ریاضی را توصیف می نماید که می تواند برای محاسبه خواص مولکولی-الکترونیکی پروتئین ها استفاده گردد.

در این پروژه، محققان از بخش های پروتئینی استفاده کردند که طول آن از 4 تا 20 نانومتر متغیر بود. یک ابزار بسیار حساس به نام میکروسکوپ تونل زنی روبشی برای مقدار گیری دقیق رسانایی در حین پیشرفت انتقال الکترون به وسیله نانوسیم پروتئین استفاده شد.

داده ها نشان می دهند که رسانایی در طول نانوسیم به شیوه ای کاهش می یابد که با جهش به جای رفتار تونلی الکترون ها سازگار است. اسید آمینه (شش تیروزین و یک تریپتوفان)، به راهنمایی الکترون ها در راستاشان از نقطه ای به نقطه دیگر مانند ایستگاه های متوالی در راستا قطار یاری می نمایند. لیندسی می گوید: انتقال الکترون به نوعی مانند پرش سنگ از روی آب است سنگ زمانی برای فرو رفتن در هر پرش ندارد.

نانوسیم های پروتئینی با طراحی مصنوعی می توانند وسایل الکترونیکی فوق العاده ریز جدیدی را با کاربرد های بالقوه برای حسگری و تشخیص پزشکی یا نسل جدیدی از ترانزیستور های رایانه ای بسیار ریز ایجاد نمایند.

در حالی که پروتئین ها از نظر رسانایی الکتریکی و خودآرایی بسیاری از مزایای DNA برای نانوالکترونیک را دارند، الفبای منبسط شده از 20 اسید آمینه که برای ساخت آن ها استفاده می گردد، در مقایسه با تنها چهار نوکلئوتید که DNA را تشکیل می دهند، ابزار پیشرفته ای را برای نانومعمارانی مانند لیندسی ارائه می دهد.