Chip med kolnanorörstransistor modifierad med grönt fluorescerande protein med olika fästställen. Kredit:MIET
Fluorescerande proteiner, särskilt grönt fluorescerande protein (GFP), kan fungera som det ljuskänsliga elementet som transducerar händelser till elektriskt ledande givare, såsom enkelväggiga kolnanorör (SWCNT) och grafen. SWCNTs konduktans och optiska egenskaper gör dem särskilt användbara för att generera aktiva bionanohybridsystem, särskilt eftersom deras inneboende egenskaper kan ändras genom kemiska modifieringar.
I nyare forskning användes optiskt aktiva proteiner för att modulera konduktans över en individuell SWCNT-transistor. Forskargruppen, som inkluderar forskare från Storbritannien, Ryssland och Serbien, har precis publicerat resultaten i tidskriften Advanced Functional Materials .
Forskare använde genetiskt kodad fenylazid (azF) kemi för att direkt fotolänka GFP till en kolnanorörstransistor. Två olika GFP-varianter med azF i två olika positioner - nära kromoforen och längre från kromoforen - användes för att kontrollera fäststället.
Det elektroniska chipet är baserat på individuella kolnanorör med känd kiralitet för att utforska dess optoelektroniska egenskaper i närvaro av ett räknebart antal fluorescerande proteiner. Moduleringen av konduktiviteten i en modifierad kolnanorörstransistor är selektiv och endast möjlig när strukturen bestrålas med ljus vid en specifik våglängd som motsvarar den maximala absorptionen av kromoforen i ett fluorescerande protein.
Dr. Ivan Bobrinetsliy, senior forskare vid Biosense Institute, sa att det mest spännande resultatet är att "GFP-fästet dikterar moduleringsegenskaperna hos ett kolnanorör."
"Vad som orsakar dessa olika effekter är olika laddningsöverföringsvägar tillgängliga för GFP mellan kromoforen och kolnanoröret, särskilt vägen tillbaka under mörkt tillstånd."
En av huvudförfattarna, Nikita Nekrasov, en Ph.D. student från MIET, sa "Forskningen visade den grundläggande upptäckten i förmågan hos biologiska molekyler att manipulera de elektroniska egenskaperna hos kolnanorör på grund av förändringen i [deras] relativa position. Biooptoelektroniska gränssnitt med kolnanorör är lovande för tillverkning energieffektiva fototransistorer för att bygga "gröna" fotoniska integrerade kretsar."
Dessa resultat banar väg för utvecklingen av ny molekylär optoelektronik, biosensorer och fotovoltaiska element. 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. + Utforska vidare
