Создан самый маленький в мире диод, состоящий из короткой цепочки молекулы ДНК - «Наука и технологии»

Ученые из университета Джорджии (University of Georgia), США, и университета Бен-Гуриона (Ben-Gurion University), Израиль, продемонстрировали в очередной раз, что наноразмерные электронные компоненты могут быть изготовлены из цепочек молекул ДНК. Дальнейшее развитие данного направления, направления так называемой молекулярной электроники, может, в конечном счете, привести к появлению сверхминиатюрных электронных устройств, обладающих широким набором функций и отличающихся очень низким уровнем потребления энергии.

"Предсказуемость параметров молекул ДНК, их разнообразие и возможность программирования структуры делают этот материал основным кандидатом на его использование в молекулярных электронных устройствах" - пишут исследователи, - "И эти молекулярные устройства по ряду параметров будут достаточно сильно отличаться в лучшую сторону относительно элементов современной кремниевой электроники".

То, что создали ученые из цепочки молекулы ДНК, является молекулярным аналогом диода. Диоды - это одни из основных электронных полупроводниковых компонентов, которые позволяют электрическому току течь в одном направлении и не пропускают его в обратном направлении. Именно диоды используются в качестве детекторов высокочастотных радиосигналов, они являются основой выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.

Создавая молекулярный диод, исследователи взяли короткую цепочку, состоящую из 11 пар оснований, вырезанную из более длинной молекулы синтетической ДНК. Эта короткая цепочка была помещена внутрь крошечного устройства, размером в несколько нанометров. И завершающим этапом стало внедрение молекулы вещества коралина (coralyne) в молекулу ДНК. Исследователи путем измерений выяснили, что электрический ток, протекающий по молекуле ДНК в одну строну, в 15 раз больше, чем ток, протекающий в обратном направлении. И такая особенность поведения характерна только для одного электронного прибора - диода.

"Данное открытие несколько парадоксально, ведь молекулярная структура устройства с визуальной точки зрения осталась симметричной даже после внедрения в нее молекулы коралина" - пишут исследователи. Ответ на эту загадку дала математическая модель, разработанная исследователями из университета Бен-Гуриона, она показала, что полупроводниковые свойства молекулы возникают в результате появления напряжения смещения, вызванного искажениями пространственной симметрии молекулы ДНК после внедрения в нее чужеродной молекулы.

"Используя специально спроектированные последовательности ДНК и молекулы других органических соединений, мы сможем создавать молекулярные базовые электронные компоненты, размеры которых в 1000 раз меньше, чем размеры их кремниевых аналогов. А в самом ближайшем будущем мы будем работать над созданием других видов молекулярных электронных компонентов, над улучшением характеристик уже созданных и будем пытаться создавать из этих компонентов первые несложные электронные схемы".