Учёные сделали серебряные нанопроволоки на основе ДНК — Naked Science
6 минут
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.
ФизТех
187 статей
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.
Позавчера, 12:56
9 минут
ФизТех

Ученые из МФТИ предложили способ экспериментальной проверки образцов на статус спин-долинного полуметалла — перспективного материала для электроники будущего и вживляемой биоэлектроники.

12 августа
6 минут
Мария Азарова

Автор нового исследования выдвинул гипотезу о том, как SARS-CoV-2 распространяется через сеть белок-белковых взаимодействий субдиффузионным способом и поэтому поражает только определенные органы.

Позавчера, 18:24
14 минут
Редакция

Вячеслав Кантор: «Мы все в автобусе, который завис над пропастью. От нас зависит, упадём ли мы в пропасть или встанем на твёрдую почву всеми четырьмя колёсами, чтобы двигаться к нашему общему будущему»

12 августа
47 минут
Александр Березин

В России впервые в мире зарегистрировали вакцину от коронавируса, но, кажется, этому никто не рад. Многие пишут, что так быстро медицинские средства выпускать нельзя, ведь они не успеют пройти все проверки. Другие оценивают это как «масштабный эксперимент на людях». Утверждается, что еще до третьей фазы клинических испытаний «Спутник-V » введут миллионам российских граждан — в ближайший месяц. Сообщают, что у новой вакцины много побочных реакций, а вот защитных антител она якобы дает мало. Каждый из этих тезисов в той или иной степени неверен. Впрочем, это вовсе не значит, что вакцина обязательно работает. Попробуем разобраться, как все обстоит на самом деле.

11 августа
11 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

10 августа
8 минут
Мария Азарова

Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.

12 августа
47 минут
Александр Березин

В России впервые в мире зарегистрировали вакцину от коронавируса, но, кажется, этому никто не рад. Многие пишут, что так быстро медицинские средства выпускать нельзя, ведь они не успеют пройти все проверки. Другие оценивают это как «масштабный эксперимент на людях». Утверждается, что еще до третьей фазы клинических испытаний «Спутник-V » введут миллионам российских граждан — в ближайший месяц. Сообщают, что у новой вакцины много побочных реакций, а вот защитных антител она якобы дает мало. Каждый из этих тезисов в той или иной степени неверен. Впрочем, это вовсе не значит, что вакцина обязательно работает. Попробуем разобраться, как все обстоит на самом деле.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

31 июля
3 минуты
Sergei Sobol

Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: