Från smartphones och surfplattor till datorskärmar och interaktiva TV-skärmar, elektroniska displayer finns överallt. Som efterfrågan på omedelbar, konstant kommunikation växer, det gör också behovet av mer bekväma bärbara enheter – särskilt enheter, som datorskärmar, som lätt kan rullas ihop och ställas undan, snarare än att kräva en plan yta för lagring och transport.
En ny studie från Tel Aviv University, publicerades nyligen i Naturens nanoteknik , föreslår att en ny DNA-peptidstruktur kan användas för att producera tunna, transparent, och flexibla skärmar. Forskningen, utförd av prof. Ehud Gazit och doktorand Or Berger vid institutionen för molekylär mikrobiologi och bioteknik vid TAU:s livsvetenskapliga fakultet, i samarbete med Dr. Yuval Ebenstein och Prof. Fernando Patolsky från Kemiskolan vid TAU:s fakultet för exakta vetenskaper, utnyttjar bionanoteknik för att avge ett helt spektrum av färger i ett böjligt pixellager – i motsats till de flera stela lager som utgör dagens skärmar.
"Vårt material är lätt, organisk, och miljövänlig, " sade prof. Gazit. "Det är flexibelt, och ett enda lager avger samma ljusområde som kräver flera lager idag. Genom att bara använda ett lager, du kan minimera produktionskostnaderna dramatiskt, vilket kommer att leda till lägre priser även för konsumenterna."
Från gener till skärmar
För studiens syfte, en del av Bergers Ph.D. avhandling, forskarna testade olika kombinationer av peptider:korta proteinfragment, inbäddade med DNA-element som underlättar självmontering av en unik molekylär arkitektur.
Peptider och DNA är två av livets mest grundläggande byggstenar. Varje cell i varje livsform är sammansatt av sådana byggstenar. Inom området bionanoteknik, forskare använder dessa byggstenar för att utveckla nya teknologier med egenskaper som inte är tillgängliga för oorganiska material som plast och metall.
"Vårt labb har arbetat med peptidnanoteknik i över ett decennium, men DNA-nanoteknik är också ett distinkt och fascinerande område. När jag började mina doktorandstudier, Jag ville försöka sammanföra de två tillvägagångssätten, " sade Berger. "I den här studien, vi fokuserade på PNA - peptidnukleinsyra, en syntetisk hybridmolekyl av peptider och DNA. Vi designade och syntetiserade olika PNA-sekvenser, och försökte bygga nanometriska arkitekturer med dem."
Med hjälp av metoder som elektronmikroskopi och röntgenkristallografi, forskarna upptäckte att tre av de molekyler som de syntetiserade kunde sätta ihop sig själv, inom några minuter, in i ordnade strukturer. Strukturerna liknade den naturliga dubbelhelixformen av DNA, men uppvisade också peptidegenskaper. Detta resulterade i ett mycket unikt molekylärt arrangemang som återspeglar det nya materialets dualitet.
"När vi upptäckte den DNA-liknande organisationen, vi testade strukturernas förmåga att binda till DNA-specifika fluorescerande färgämnen, sade Berger. Till vår förvåning, kontrollprovet, utan tillsatt färgämne, avgav samma fluorescens som variabeln. Detta bevisade att den organiska strukturen i sig är naturligt fluorescerande."
Över regnbågen
Strukturerna visade sig avge ljus i alla färger, till skillnad från andra fluorescerande material som bara lyser i en specifik färg. Dessutom, ljusemission observerades också som svar på elektrisk spänning - vilket gör den till en perfekt kandidat för opto-elektroniska enheter som bildskärmar.
