28/10/2014 - Sie entdecken, dass ein DNA-Derivate sich wie ein Elektrokabel verhält.

Menéame

Die Notwendigkeit, die Größe der elektronische Geräte Die Forschungsarbeiten, die die Grundlage für die Informationstechnologien bilden, haben Wissenschaftler aus aller Welt veranlaßt, die Möglichkeit zu erforschen, Verwendung einzelner Moleküle als elektronische Komponenten.

Insbesondere wurde in den letzten 20 Jahren intensiv untersucht, ob DNS-Moleküle als Molekularkabel verwendet werden können, indem ihre außergewöhnlichen Erkennungs- und Selbstmontageeigenschaften genutzt werden. Die DNA hat sich jedoch als sehr schlechter elektrischer Leiter erwiesen, was die Entwicklung einer auf diesen Molekülen basierenden Elektronik verhindert hat.

Nun hat ein internationales Team bewiesen, dass sich ein Molekül von G4-DNA (ein DNA-Derivat) wie ein Molekularkabel verhält, das den elektrischen Strom in größere Entfernungen transportieren kann als irgendein anderes bekanntes Biomolekül oder Polymer. Die Entdeckung in der Zeitschrift Natur Nanotechnology, könnte es zu einer neuen Nanoelektronik führen, die auf der Verwendung von einzelnen Biomolekülen basiert.

Diese Ergebnisse haben es außerdem ermöglicht, zum ersten Mal den physischen Mechanismus zu ermitteln, durch den die elektrische Ladung über einen Biomolekularen transportiert werden kann - einer der großen Fragen, die bisher im Bereich der Bioelektronik offen standen.

Vierhelix-Biomolekül

"G4-DNA ist ein DNA-Derivat, das eine Struktur von vier Propellern hat, anstatt zwei wie die berühmte DNA. Dieses Biomolekül existiert in der Natur und findet sich z. B. am Ende der Chromosomen des Menschen," erklärt Juan Carlos Cuevas, Forscher des Fachbereichs Theoretische Physik der Condensada-Materie an der Autonomen Universität Madrid (UAM), der die Arbeit unterschreibt.

"Die erste Aufgabe des Teams war es, die chemische Struktur dieser Moleküle zu verändern, um sie länger und robuster zu machen," so der Forscher. Dann erforschen wir seine elektrischen Eigenschaften mit Hilfe eines Atomkraftmikroskops (AFM). So finden wir, dass das Molekül, wenn eines dieser Moleküle in einem Isolier-Substrat abgelagert wird und mit einer Metallelektrode und der leitfähigen Spitze des AFM in Berührung kommt, in der Lage ist, den elektrischen Strom über Entfernungen von bis zu 100 Nanometern zu transportieren, wovon kein anderes einzelnes Molekül fähig ist."

Die Arbeit selbst, die auch Forscher an der Hebräischen Universität Jerusalem und der Universität Tel Aviv unterschreiben, unterstreicht die Möglichkeit, diese Biomoleküle für die Herstellung von Stromkreisen von Nanogröße zu verwenden.

Bibliographische Referenz:
 

G. I. Livshits, A. Stern, D. Rotem, N. Borovok, G. Eidelshtein, A. Migliore, E. Penzo, S. J. Wind, R. Di Felice, S. S. Skourtis, J. C. Cuevas, L. Gurevich, A. B. Kotlyar, D. Porath. Long-range charge transport in Single G-quadruplex DNA Molecule. Nature Nanotechnology, advanced online publication (October 26th, 2014). DOI: 10.1038/nnano.2014.246.

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