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.
Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Сегодня, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

29 ноября
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: