انتقال جریان الکتریکی در مدارهای مولکولی به کمک بیوالکترونیک

تاریخ : ۲۸ اسفند, ۱۳۹۶

تعداد بازدید : ۱۸۴

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

به تازگی نتایج تحقیقات تشکیل مدارهای الکتریکی چند شاخه با استفاده از رشته‌های دی‌ان‌ای با هدف افزایش هدایت بار الکتریکی و انشعاب و تجمیع جریان در نشریه معتبر Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است.

پژوهشگران به تازگی دریافته‌اند خواص قابل توجه خودآرایی دی‌ان‌ای و توانایی آن برای هدایت بار الکتریکی در مسافت‌های قابل توجه، این مولکول زیستی را گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهایی بی‌شمار از جمله مدارهای الکترونیک کوچک، دستگاه‌های محاسباتی، نانوروبات‌ها و کاربردهای جدید در فوتونیک کرده است.

توانایی دی‌ان‌ای برای انتقال بار الکتریکی مدت‌هاست که توجهات را به خود جلب کرده است. تقسیم و بازترکیب جریان، خاصیتی اساسی برای مدارهای الکترونیکی رایج به شمار می‌آید. دانشمندان درصدد بودند تا این توانایی را در دی‌ان‌ای تقلید کنند، اما تا این اواخر چندان موفقیتی حاصل نشده بود، زیرا نیاز به تصحیح توانایی دی‌ان‌ای به صورت پایدارتر و کارآمدتر وجود دارد. در واقع تقسیم جریان در ساختارهای دی‌ان‌ای با دو یا سه ترمینال دشوار است، چرا که بار در اتصالات انشعابی یا نقاط همگرا به سرعت اتلاف می‌شود. برای اینکه دی‌ان‌ای در نانوالکترونیک مفید باشد، باید توانایی هدایت بار از طریق تقسیم یا ترکیب آن در بیش از یک مسیر را داشته باشد.

برای حل این مشکل، پژوهشگران به تازگی مداری از دی‌ان‌ای با قابلیت تقسیم و ترکیب جریان را طراحی، تولید و آزمایش کرده‌اند؛ این مدار بسیار شبیه آداپتوری است که می‌تواند چندین دستگاه را به پریز برق متصل کند. آن‌ها از ساختار چهارتایی گوانین (G4) برای اصلاح خواص انتقال بار استفاده کردند. در این ساختار، دی‌ان‌ای به جای دو رشته دی‌ان‌ای استاندارد، در چهار رشته دی‌ان‌ای قرار گرفته است و غنی از گوانین است. در این ساختار منحصر به فرد، بار الکتریکی می‌تواند از طریق یک دوپلکس در یک طرف وارد و از هر 2 عدد دوپلکس خارج شود.

در ساختارهای G4، بازهای گوانین شکل انباشته را می‌گیرند که پیوندهای هیدروژنی با دو همسایه مجاور خود را تشکیل می‌دهند. ساختار G4 همراه با ویژگی‌های بهبودیافته خود جهت انتقال بار، برای اولین بار به پژوهشگران اجازه داد تا مسیرهای هدایتی مؤثری بین دی‌ان‌ای G4 انباشته و سیم‌های دو رشته‌ای که ترمینال‌های تقسیم یا ادغام جریان الکتریکی را شکل می‌دهند، طراحی شود.

تلاش‌های اولیه برای ایجاد چنین تقاطع الکتریکی Y شکل، تنها با استفاده از دی‌ان‌ای دو رشته‌ای معمول، به دلیل خواص انتقال بار بسیار ضعیف ذاتی در نقاط اتصالی مدار، شکست خوردند. نشان داده شده است که استفاده از ساختار دی‌ان‌ای  G4به عنوان عنصری رابط در تقاطع‌های دی‌ان‌ای چند جانبه، به طور قابل توجهی انتقال بار  از طریق مدارهای دی‌ان‌ای سه و چهار ترمیناله را بهینه می‌کند.

این مطالعه اولین گام مهم در ایجاد سازه‌های G4 قادر به حمل مؤثر بار از طریق سه یا چند ترمینال است؛ این مسأله یکی از ضروریات لازم برای قابلیت‌های کنترلی شبکه‌های الکترونیکی می‌باشد.

این پژوهش علاوه بر ایجاد ابزاری جدید در حوزه در حال رشد نانوفناوری دی‌ان‌ای، ممکن است به کشف روش‌های طبیعت برای حفظ یکپارچگی ژنتیکی در داخل سلول‌ها و تشخیص واقعیت‌هایی جدید درباره بیماری‌های بی‌شمار مرتبط با از کار افتادگی سازوکارهای تصحیح خطای دی‌ان‌ای کمک نماید.

منبع : https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49505.php

نظر شما
نظرسنجی

کتاب‌های‌ معرفی‌ شده در سایت را چگونه ارزیابی‌ می‌کنید؟