استفاده از پروتئین‌های اصلاح شده ژنتیکی و نانولوله کربنی در الکترونیک

به گزارش خبرگزاري صدا و سيما؛ به نقل از پایگاه خبری فناوری نانو ایران،پروتئین‌های فلورسنت، به‌ویژه پروتئین فلورسنت سبز (GFP)، می‌توانند به‌عنوان عنصر پاسخ‌دهنده به نور عمل کنند و از طریق مبدل‌های رسانای الکتریکی، مانند نانولوله‌های کربنی تک جداره (SWCNTs) و گرافن، اطلاعات را انتقال می‌دهند. رسانایی و خواص نوری SWCNT‌ها آن‌ها را به ویژه برای تولید سیستم‌های زیست‌نانوهیبرید فعال مفید می‌کند، به خصوص که خواص ذاتی آن‌ها را می‌توان از طریق تغییرات شیمیایی تغییر داد.

در تحقیقات اخیر، پروتئین‌های فعال نوری برای تعدیل رسانایی در یک ترانزیستور SWCNT منفرد مورد استفاده قرار گرفتند. تیم تحقیقاتی شامل دانشمندانی از بریتانیا، روسیه و صربستان، به تازگی نتایج کار خود را در این رابطه در مجله Advanced Functional Materials منتشر کرده است.

پژوهشگران از فنیل آزید رمزگذاری شده ژنتیکی برای اتصال مستقیم پروتئین فلورسنت سبز به ترانزیستور نانولوله کربنی استفاده کردند. برای کنترل محل اتصال، دو نوع مختلف پروتئین فلورسنت سبز با فنیل آزید در دو موقعیت مختلف، یکی نزدیک به کروموفور و دیگری دورتر از کروموفور، استفاده شد. مدولاسیون رسانایی در یک ترانزیستور نانولوله کربنی اصلاح شده انتخابی است و تنها زمانی امکان‌پذیر است که ساختار با نور در طول موج خاصی مطابق با حداکثر جذب کروموفور در یک پروتئین فلورسنت مورد تابش قرار گیرد. دکتر ایوان بوبرینتسلی، محقق ارشد این تحقیق از موسسه بیوسنس، گفت که هیجان‌انگیزترین نتیجه این است که محل اتصال پروتئین فلورسنت سبز خواص مدولاسیون را به یک نانولوله کربنی دیکته می‌کند.

آنچه باعث این اثرات متفاوت می‌شود، مسیر‌های انتقال بار متفاوتی است که برای پروتئین فلورسنت سبز بین کروموفور و نانولوله کربنی موجود است. نیکیتا نکراسوف، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: این تحقیق کشف اساسی در توانایی مولکول‌های زیستی برای دستکاری خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی به دلیل تغییر موقعیت نسبی آن‌ها را نشان داد. رابط‌های زیست‌اپتوالکترونیک با نانولوله‌های کربنی، ساختار‌های امیدوارکننده‌ای برای تولید فوتوترانزیستور‌های کم مصرف برای ساخت مدار‌های مجتمع فوتونیک سبز هستند.

این نتایج راه را برای توسعه اپتوالکترونیک مولکولی جدید، حسگر‌های زیستی و عناصر فتوولتائیک هموار می‌کند. استفاده از چند آرایه از ترانزیستور‌های نانولوله کربنی با پروتئین‌های مختلف کدگذاری شده ژنتیکی، طراحی عناصر نوری مینیاتوری طیف کامل را ممکن می‌سازد.

علاوه بر طراحی دستگاه‌های الکترونیکی و فوتونیکی تک مولکولی، استفاده از روش‌های نوری برای اصلاح نانولوله‌های کربنی بسیار مقیاس‌پذیر است و می‌تواند مبنایی برای سلول‌های خورشیدی زیست تخریب‌پذیر و سازگار با محیط زیست و تولید حافظه نوری الکترونیکی برای مدار‌های مجتمع فوتونیک باشد.