Genetisk modificerede proteiner konverterer kulstofnanorør til programmerbar optoelektronisk enhed

Fluorescerende proteiner, især grønt fluorescerende protein (GFP), kan fungere som det lysfølsomme element, der transducerer hændelser til elektrisk ledende transducere, såsom enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT'er) og grafen. SWCNTs konduktans og optiske egenskaber gør dem særligt nyttige til at generere aktive bionanohybridsystemer, især da deres iboende egenskaber kan ændres gennem kemiske modifikationer.

I nyere forskning blev optisk aktive proteiner brugt til at modulere konduktans på tværs af en individuel SWCNT-transistor. Forskerholdet, som omfatter forskere fra Storbritannien, Rusland og Serbien, har netop offentliggjort resultaterne i tidsskriftet Advanced Functional Materials .

Forskere brugte genetisk kodet phenylazid (azF) kemi til direkte at fotolinke GFP til en carbon nanorørtransistor. To forskellige GFP-varianter med azF i to forskellige positioner - tæt på kromoforen og længere fra kromoforen - blev brugt til at kontrollere vedhæftningsstedet.

Den elektroniske chip er baseret på individuelle carbon nanorør med kendt chiralitet for at udforske dens optoelektroniske egenskaber i nærvær af et tælleligt antal fluorescerende proteiner. Modulationen af ​​ledningsevnen i en modificeret carbon nanorørtransistor er selektiv og kun mulig, når strukturen bestråles med lys ved en specifik bølgelængde svarende til den maksimale absorption af kromoforen i et fluorescerende protein.

Dr. Ivan Bobrinetsliy, en seniorforsker ved Biosense Institute, sagde, at det mest spændende resultat er, at "GFP-vedhæftningsstedet dikterer moduleringsegenskaberne af et kulstofnanorør."

"Det, der forårsager disse forskellige effekter, er forskellige ladningsoverførselsveje, der er tilgængelige for GFP mellem kromoforen og kulstofnanorøret, især ruten tilbage under mørk tilstand."

En af hovedforfatterne, Nikita Nekrasov, en ph.d. studerende fra MIET, sagde "Forskningen demonstrerede den grundlæggende opdagelse i biologiske molekylers evne til at manipulere de elektroniske egenskaber af carbonnanorør på grund af ændringen i [deres] relative position. Bio-optoelektroniske grænseflader med carbonnanorør er lovende til fremstilling energieffektive fototransistorer til at bygge 'grønne' fotoniske integrerede kredsløb."

Disse resultater baner vejen for udviklingen af ​​ny molekylær optoelektronik, biosensorer og fotovoltaiske elementer. Using a multiarray of carbon nanotube transistors with various genetically encoded proteins makes it possible to design full spectra miniature optoelectronic elements.

In addition to the design of single-molecule electronic and photonic devices, the usage of optical methods for carbon nanotube modification is highly scalable and can become the basis for biodegradable and environmentally friendly solar cells and optoelectronic memory production for photonic integrated circuits. + Udforsk yderligere

Researchers use electron microscope to turn nanotube into tiny transistor