Учёные сделали серебряные нанопроволоки на основе ДНК — Naked Science
05.12.2016
ФизТех

Учёные сделали серебряные нанопроволоки на основе ДНК

ДНК представляет интерес не только как хранилище генетической информации, но и в качестве кандидата на роль нанопроводов для молекулярной электроники.

Распределение нанокластеров серебра вдоль цепи ДНК за счёт диффузии
Распределение нанокластеров серебра вдоль цепи ДНК за счёт диффузии / Пресс-служба МФТИ

Международная группа учёных из России (в том числе из МФТИ) и Израиля создала нанопроволоки из молекул ДНК и наночастиц серебра. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials и помещены на обложку.

С каждым годом электронные схемы и приборы становятся компактнее и производительнее. Однако традиционная электроника подходит к своему технологическому пределу, а получение эффективных наноэлементов остаётся важной задачей для миниатюризации и усовершенствования электронных и оптических устройств. Для решения этой задачи перспективным является переход к молекулярной электронике (основанной на использовании отдельных молекул в качестве электронных элементов). Нанопроволоки могут быть базовыми элементами многих схем, и для этого могли бы отлично подойти молекулы ДНК благодаря своей структуре и способности к самоорганизации.

«Если бы молекулы ДНК воспроизводимо проводили электрический заряд, то сделать новое поколение электронных схем и электрических устройств было бы легко. Тем не менее, проводимость ДНК в некоторых случаях очень низкая, особенно если молекула закреплена на твёрдой подложке. Мы обнаружили, что ДНК, состоящая из гуанин-цитозиновых пар, может взаимодействовать с наночастицами серебра и «забирать» себе атомы этого металла. Таким образом происходит её металлизация», — комментирует Дмитрий Клинов, руководитель лаборатории медицинских нанотехнологий ФНКЦ ФХМ и преподаватель кафедры молекулярной и трансляционной медицины МФТИ.

ДНК представляет интерес не только как хранилище генетической информации, но и в качестве кандидата на роль нанопроводов для молекулярной электроники. Авторы статьи ранее обнаружили интересные свойства этой молекулы. Во-первых, она способна проявлять сверхпроводящие свойства, если её поместить между двумя сверхпроводниками (наведённая сверхпроводимость). Во-вторых, молекулы ДНК способны самостоятельно осуществлять транспорт заряда, однако, эффективность зависит от подложки, на которую они нанесены. Перенос заряда через ДНК может быть усилен за счёт расположения атомов металлов вдоль цепи, но добиться равномерного покрытия сложно, и оставшиеся неметаллизированные фрагменты ДНК ухудшают способность проводить электричество. Авторы работы заметили, что ДНК, состоящую из цепи гуанина и комплементарной ей цепи цитозина (ГЦ-ДНК), можно равномерно металлизировать атомами серебра.

Процесс металлизации достаточно прост: ГЦ-ДНК добавляют к раствору серебряных наночастиц, покрытых олигонуклеотидами, и оставляют на 2–3 дня. Частицы взаимодействуют с ДНК, и «отдают» ей свои атомы (см. схему). В результате такой процедуры ДНК равномерно покрывается атомами серебра. Полученную молекулу учёные называют Э-ДНК («Э» — электрическая). Э-ДНК становится более жёсткой и устойчивой к механическим деформациям; кроме того, её невозможно разрушить ферментами, специфичными к исходной молекуле. Высота Э-ДНК, наблюдаемая в атомно-силовой микроскоп, увеличивается с 0,7 нм до 1,1 нм.

«Поскольку атомы металла равномерно расположены вдоль молекулы ДНК, мы ожидаем, что такая нанопроволока будет хорошим проводником», — объясняет Дмитрий Клинов.

В дальнейших исследованиях авторы продолжат изучать свойства Э-ДНК и механизмы металлизации.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
12 часов назад
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Сегодня, 11:54
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

28 июля
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: