Forskere udvikler molekylær rygrad af superslank, bøjelige digitale skærme

Fra smartphones og tablets til computerskærme og interaktive tv-skærme, elektroniske displays er overalt. Da efterspørgslen efter øjeblikkelig, konstant kommunikation vokser, det samme gør behovet for mere bekvemme bærbare enheder - især enheder, som computerskærme, som nemt kan rulles sammen og lægges væk, snarere end at kræve en flad overflade til opbevaring og transport.

En ny Tel Aviv University undersøgelse, udgivet for nylig i Natur nanoteknologi , tyder på, at en ny DNA-peptidstruktur kan bruges til at producere tynde, gennemsigtig, og fleksible skærme. Forskningen, udført af prof. Ehud Gazit og ph.d.-studerende Or Berger fra Institut for Molekylær Mikrobiologi og Bioteknologi på TAU's Biovidenskabelige Fakultet, i samarbejde med Dr. Yuval Ebenstein og Prof. Fernando Patolsky fra Kemiskolen ved TAU's Eksakte Naturvidenskabelige Fakultet, udnytter bionanoteknologi til at udsende et komplet udvalg af farver i ét bøjeligt pixellag – i modsætning til de adskillige stive lag, der udgør nutidens skærme.

"Vores materiale er let, økologisk, og miljøvenlig, " sagde Prof. Gazit. "Det er fleksibelt, og et enkelt lag udsender det samme lysområde, som kræver flere lag i dag. Ved kun at bruge ét lag, du kan minimere produktionsomkostningerne dramatisk, hvilket vil føre til lavere priser også for forbrugerne."

Fra gener til skærme

Til brug for undersøgelsen, en del af Bergers ph.d. afhandling, forskerne testede forskellige kombinationer af peptider:korte proteinfragmenter, indlejret med DNA-elementer, som letter selvsamlingen af ​​en unik molekylær arkitektur.

Peptider og DNA er to af livets mest basale byggesten. Hver celle i enhver livsform er sammensat af sådanne byggesten. Inden for bionanoteknologi, forskere bruger disse byggesten til at udvikle nye teknologier med egenskaber, der ikke er tilgængelige for uorganiske materialer som plast og metal.

"Vores laboratorium har arbejdet på peptid nanoteknologi i over et årti, men DNA-nanoteknologi er også et særskilt og fascinerende område. Da jeg startede på min doktorgrad, Jeg ville prøve at forene de to tilgange, " sagde Berger. "I denne undersøgelse, vi fokuserede på PNA - peptidnukleinsyre, et syntetisk hybridmolekyle af peptider og DNA. Vi designede og syntetiserede forskellige PNA-sekvenser, og forsøgte at bygge nanometriske arkitekturer med dem."

Ved hjælp af metoder som elektronmikroskopi og røntgenkrystallografi, forskerne opdagede, at tre af de molekyler, de syntetiserede, kunne samle sig selv, Om et par minutter, ind i ordnede strukturer. Strukturerne lignede den naturlige dobbelthelix-form af DNA, men udviste også peptidkarakteristika. Dette resulterede i et meget unikt molekylært arrangement, der afspejler det nye materiales dualitet.

"Da vi først opdagede den DNA-lignende organisation, vi testede strukturernes evne til at binde til DNA-specifikke fluorescerende farvestoffer, sagde Berger. Til vores overraskelse, kontrolprøven, uden tilsat farvestof, udsendte samme fluorescens som variablen. Dette beviste, at den organiske struktur i sig selv er naturligt fluorescerende."

Over regnbuen

Strukturerne viste sig at udsende lys i alle farver, i modsætning til andre fluorescerende materialer, der kun skinner i én bestemt farve. I øvrigt, lysemission blev også observeret som reaktion på elektrisk spænding - hvilket gør det til en perfekt kandidat til opto-elektroniske enheder som skærme.