Ученые из университета Джорджии (University of Georgia),
США, и университета Бен-Гуриона (Ben-Gurion University), Израиль,
продемонстрировали в очередной раз, что наноразмерные электронные компоненты
могут быть изготовлены из цепочек молекул ДНК. Дальнейшее развитие данного
направления, направления так называемой молекулярной электроники, может, в
конечном счете, привести к появлению сверхминиатюрных электронных устройств,
обладающих широким набором функций и отличающихся очень низким уровнем
потребления энергии.
"Предсказуемость параметров молекул ДНК, их
разнообразие и возможность программирования структуры делают этот материал
основным кандидатом на его использование в молекулярных электронных
устройствах" - пишут исследователи, - "И эти молекулярные устройства
по ряду параметров будут достаточно сильно отличаться в лучшую сторону относительно
элементов современной кремниевой электроники".
То, что создали ученые из цепочки молекулы ДНК, является
молекулярным аналогом диода. Диоды - это одни из основных электронных
полупроводниковых компонентов, которые позволяют электрическому току течь в
одном направлении и не пропускают его в обратном направлении. Именно диоды
используются в качестве детекторов высокочастотных радиосигналов, они являются
основой выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.
Создавая молекулярный диод, исследователи взяли короткую
цепочку, состоящую из 11 пар оснований, вырезанную из более длинной молекулы
синтетической ДНК. Эта короткая цепочка была помещена внутрь крошечного
устройства, размером в несколько нанометров. И завершающим этапом стало
внедрение молекулы вещества коралина (coralyne) в молекулу ДНК. Исследователи
путем измерений выяснили, что электрический ток, протекающий по молекуле ДНК в
одну строну, в 15 раз больше, чем ток, протекающий в обратном направлении. И
такая особенность поведения характерна только для одного электронного прибора -
диода.
"Данное открытие несколько парадоксально, ведь
молекулярная структура устройства с визуальной точки зрения осталась
симметричной даже после внедрения в нее молекулы коралина" - пишут
исследователи. Ответ на эту загадку дала математическая модель, разработанная
исследователями из университета Бен-Гуриона, она показала, что
полупроводниковые свойства молекулы возникают в результате появления напряжения
смещения, вызванного искажениями пространственной симметрии молекулы ДНК после
внедрения в нее чужеродной молекулы.
"Используя специально спроектированные
последовательности ДНК и молекулы других органических соединений, мы сможем
создавать молекулярные базовые электронные компоненты, размеры которых в 1000
раз меньше, чем размеры их кремниевых аналогов. А в самом ближайшем будущем мы
будем работать над созданием других видов молекулярных электронных компонентов,
над улучшением характеристик уже созданных и будем пытаться создавать из этих
компонентов первые несложные электронные схемы".
