Создание токопроводящей ДНК – большой шаг к появлению молекулярной электроники

В области разработки молекулярной электроники, компоненты которой реализованы на уровне отдельных молекул, в последнее время достаточно часто происходят значимые события. Уже созданы молекулярные транзисторы, диоды и даже простейшие молекулярные вычислительные устройства. Но всё это так и продолжает оставаться лишь на уровне лабораторных разработок. Основной причиной тому является отсутствие надёжного связующего звена, способного объединять в единую электронную схему разнотипные молекулярные электронные компоненты.

Достаточно уверенный шаг в этом направлении удалось сделать группе исследователей из Еврейского университета в Иерусалиме. Этим учёным удалось создать токопроводящие молекулы ДНК и с высокой точностью измерить их электрические характеристики, что, без сомнений, можно считать одним из самых существенных достижений в области молекулярной электроники за последнее десятилетие.

В своих экспериментах, результаты которых были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology, исследователи продемонстрировали: электрический ток может быть передан через достаточно длинные молекулы ДНК, и на основе таких молекул ДНК в будущем можно будет создавать весьма сложные электронные схемы, насчитывающие сотни и тысячи компонентов.

Не так давно учёные уже пытались использовать специально спроектированные молекулы ДНК в качестве монтажных плат или своего рода каркаса, на которых с высокой точностью можно было помещать молекулярные электронные компоненты, размеры которых составляли около 6 нм.

К сожалению, большинство подобных экспериментов не увенчались успехом в силу самых различных причин, основной из которых было то, что исследователи пытались реализовать принципы самосборки таких схем, основанные на информации, закодированной в последовательности ДНК. А такой процесс далеко не всегда приводил к желаемому результату. Впрочем, даже в случае удачного завершения процесса самосборки молекулярной электронной схемы никто не мог достоверно измерить электрические параметры и размеры этой схемы, что делало невозможным подключение схемы к каким-либо внешним устройствам и даже к источнику энергии.

Единственным выходом из этой ситуации является использование длинных молекул ДНК, которые должны выполнять роль электрических проводников, через которые осуществляется обмен информацией и снабжение энергией электронной схемы. Однако и в этом случае учёные столкнулись с тем, что не смогли измерить силу тока, который способна пропустить через себя одна цепочка ДНК. Из-за разницы в условиях проведения экспериментов учёные всё время получали разные данные, которые зачастую противоречили друг другу.

В последних исследованиях израильским исследователям удалось с высокой точностью и достоверностью измерить уровень силы тока, который способна пропустить через себя молекула ДНК. Обычные молекулы могут пропускать порядка нескольких десятков пикоампер (пА) электрического тока, а сила тока через специально спроектированные для этого молекулы может превышать значение в 100 пА. Кроме этого, длина проводников из специальных молекул ДНК может превышать 100 нм.

«Наши исследования открывают путь к реализации программируемых электронных схем на основе молекул ДНК. Из таких схем можно будет составлять сложные молекулярно-электронные устройства, компьютерные процессоры новых поколений, уровень сложности которых может превышать сложность современных кремниевых процессоров, но которые гораздо проще изготавливать и которые из-за этого могут быть более дешёвыми, - рассказывает Дэнни Порэт (Danny Porath), профессор из Еврейского университета. - К сожалению, всё это произойдёт не скоро, ведь существует масса препятствий, связанных с технологиями изготовления абсолютно одинаковых молекул и упорядоченного размещения их на кремниевой или металлической подложке».

www.dailytechinfo.org со ссылкой на spectrum.ieee.org

На данном сайте используются cookie для сбора информации технического характера и обрабатывается Ваш IP-адрес. Продолжая использовать этот сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies.