З ДНК зробили найменший у світі діод

Ізраїльсько-американська група хіміків створила найменший діод - випрямлювач електричного струму. Пристрій - це короткий фрагмент ДНК, у який введено (інтеркаловано) дві сторонні молекули. Незважаючи на симетричність використаної ДНК, провідність для електричного струму розрізняється в різних напрямках в 15 разів. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє прес-реліз Університету Бена-Гуріона в Негеві.

В основі випрямителя автори використовували олігонуклеотид, що складається з 11 підстав. При цьому, кінцеві ділянки - по чотири нуклеотиди - є паліндромами, іншими словами, комплементарні самі собі. Центральна частина цієї ДНК складається з трьох аденінових фрагментів, тому в розчині дві таких молекули можуть з'єднатися «хвостами», але не середньою частиною.

Однак ця ситуація змінюється, якщо інтеркалювати - ввести в молекулу ДНК без утворення міцних хімічних зв'язків - невелику органічну молекулу. Хіміки використовували у своєму дослідженні коралін, здатний пов'язувати між собою пари аденін-аденін. За словами авторів, в ДНК вбудовувалося дві молекули речовини.

Після утворення комплексу вчені облагали молекули на золоту підкладку і проводили вимірювання за допомогою скануючого тунельного мікроскопа. При цьому хіміки домагалися того, щоб молекули комплексів виявлялися пов'язані одним кінцем з підкладкою, а іншим - з тонкою провідною голкою мікроскопа. Потім відбувалися вимірювання вольт-амперної характеристики. Вчені виявили, що значення струму при напругах близько 1,1 вольта розрізняються в 15 разів, залежно від того, в якому напрямку було докладено напругу. Для вільної ДНК такого спостереження не спостерігалося.

Для того, щоб з'ясувати причину спостережуваного явища, автори теоретично розрахували електронну структуру молекули. Виявилося, що головними «винуватцями» були молекули кораліну, що викликають сильну просторову асиметрію в олігонуклеотиді. За словами хіміків, дослідження пропонує новий спосіб створення молекулярних електронних компонентів, в основі яких лежать заздалегідь змодельовані комплекси ДНК.

Раніше аналогічна методика вимірювань дозволила хімікам вперше каталізувати реакцію електричним полем. Замість ДНК в роботі використовувалися більш прості органічні молекули, швидкість взаємодії між якими визначалася знаком докладеної різниці потенціалів до підкладки та голки.