Создание токопроводящей ДНК - большой шаг к появлению молекулярной электроники
И основной причиной тому является отсутствие надежного связующего звена, способного объединять в единую электронную схему разнотипные молекулярные электронные компоненты. Достаточно значимый шаг в этом направлении удалось сделать группе исследователей из Еврейского университета в Иерусалиме. Этим ученым 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, ученые продемонстрировали, что 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.
В предыдущие времена ученые 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 нанометров. К сожалению, большинство подобных экспериментов не увенчалось успехом в силу самых различных причин, основной из которых было то, что ученые пытались реализовать принципы самосборки таких схем, основанные на информации, закодированной в последовательности ДНК. А такой процесс далеко не всегда приводил к желаемому результату. Кроме этого, 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 устройства 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 ученые столкнулись с тем, что они не смогли измерить силу тока, который способна пропустить через себя одна цепочка ДНК. Из-за разницы в условиях проведения экспериментов ученые все время получали разные данные, которые зачастую противоречили друг другу.
В последних исследованиях израильским ученым удалось с высокой точностью и достоверностью измерить уровень силы тока, который способна пропустить через себя молекула ДНК. Обычные молекулы могут пропускать прядка 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 нанометров.
"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, сложность которых может превышать сложность современных кремниевых процессоров, но которые гораздо проще изготавливать и которые из-за этого могут быть более дешевыми" - рассказывает Дэнни Порэт (Danny Porath), профессор из Еврейского университета, - "К сожалению, все это произойдет не очень скоро, ведь существует еще масса препятствий, связанных с технологиями изготовления абсолютно одинаковых молекул и упорядоченного размещения их на кремниевой или металлической подложке".
