Chưa thể thực hiện theo bất kỳ nghĩa hữu ích nào, DNA có tiềm năng trở thành xương sống cho các mạch điện tử phân tử - điện tử ở quy mô nhỏ nhất - và về phía nhà khoa học, vấn đề này đang được tìm kiếm thông qua cấu trúc và thử nghiệm các sửa đổi để tìm ra các đặc tính điện phi tuyến tính hữu ích và các hành vi chuyển đổi .
Nhóm Thiết bị điện tử dây kéo DNA TITECH Tại Viện Công nghệ Tokyo, một nhóm nghiên cứu đã kết nối một sợi DNA ngắn - dài 90 nucleotide, được gọi là '90 -mer' (giống như polyme) - theo một cách khác thường và tìm thấy cả độ dẫn điện, một đặc tính phi tuyến tính và một bản chất tự sửa chữa.
Nhóm Thiết bị điện tử dây kéo DNA của TITECH Thí nghiệm bao gồm một kính hiển vi quét đường hầm (STM) với đầu dò bằng vàng, chất nền vàng và sợi DNA.
Theo nhóm nghiên cứu này, cách thông thường để xem xét các sợi như vậy là bắt một khoảng cách dài giữa đầu dò của kính hiển vi và chất nền, và điều này cho thấy rằng điện trở tăng theo chiều dài cho đến khi không thể đo được gì nhiều.
Những gì nhóm nghiên cứu Tokyo đã làm là đo trên sợi thay vì dọc theo sợi.
Họ làm cho một đầu của sợi 'dính' bằng cách liên kết các nguyên tử lưu huỳnh riêng rẽ từng sợi đơn tạo nên chuỗi xoắn kép của DNA 90-mer.
Khi lưu huỳnh liên kết với vàng, 90 mers chứa lưu huỳnh bị dính vào chất nền bởi một đầu (hình trên).
Thiết bị điện tử dây kéo DNA của TITECH Bằng cách đưa đầu STM vàng gần với DNA được gắn vào, đôi khi chúng có thể nhận phần cuối của chỉ một trong các sợi đơn của 90-mer, khiến cho sợi đơn còn lại bị kẹt vào chất nền (sơ đồ bên dưới). Điều này cho phép các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đo được các đặc điểm điện trên một sợi DNA có chiều dài trung bình.
Theo các nhà nghiên cứu, độ dẫn điện được phát hiện là cao, được tiết lộ bằng mô hình lý thuyết là do các electron π phân chia chuyển động tự do xung quanh phân tử, theo các nhà nghiên cứu.
Nhóm Thiết bị điện tử dây kéo DNA của TITECH cho biết, khi họ kéo đầu dò ra khỏi chất nền, họ tìm thấy một đường gấp khúc trong đường cong độ dẫn khoảng cách - đáng buồn là khó thấy trong biểu đồ do trường đại học cung cấp (hình dưới) khi hàng nghìn phép đo được xếp chồng lên nhau. Các đường gấp khúc kết hợp tạo thành mảng tối ngay dưới độ dẫn điện G / G0 = 0,002 và độ dịch chuyển trên ~ 0,1nm.
Nhóm nghiên cứu cho biết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications: “Cao nguyên đơn và sự phân hủy độ dẫn sau đó cho thấy rằng những cao nguyên này là do mối nối đơn phân tử có chứa DNA”.
Điều này và độ dẫn điện cao là điều khiến các nhà nghiên cứu, những người hiện đã nắm rõ lý thuyết về các quá trình, kết luận rằng đây là kiến thức hữu ích cho các nhà thiết kế mạch DNA trong tương lai khai thác.
Các thí nghiệm cũng tiết lộ rằng sợi DNA sẽ bung ra nếu các đầu được kéo và sau đó tự động kết nối lại mà không bị hư hại khi đầu dò đi xuống lần nữa - 90-mer hiển thị một số đặc điểm kỳ lạ trong khi điều này xảy ra, được mô tả trên tạp chí Nature giấy cùng với một cơ chế khả thi.
Cuối cùng, nếu chất nền được bao phủ bởi một loại sợi ‘nửa DNA’ và các nửa sợi đối tác được lắng đọng trên đầu mẫu dò, thì DNA 90-mer được hình thành một cách tự nhiên khi đầu dò được di chuyển đến gần chất nền.
Hai đặc điểm cuối cùng này cho thấy khả năng tự lắp ráp mạnh mẽ nếu các mạch tương lai cần nó.