As proteínas fluorescentes, especialmente a proteína fluorescente verde (GFP), podem atuar como o elemento responsivo à luz que transduz eventos através de transdutores eletricamente condutores, como nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) e grafeno. As propriedades ópticas e de condutância dos SWCNTs os tornam particularmente úteis para a geração de sistemas bionanohíbridos ativos, especialmente porque suas propriedades inerentes podem ser alteradas por meio de modificações químicas.
Em pesquisas recentes, proteínas opticamente ativas foram usadas para modular a condutância em um transistor SWCNT individual. A equipe de pesquisa, que inclui cientistas do Reino Unido, Rússia e Sérvia, acaba de publicar os resultados na revista Advanced Functional Materials .

Os pesquisadores usaram a química de fenil azida (azF) geneticamente codificada para ligar diretamente a GFP a um transistor de nanotubo de carbono. Duas variantes diferentes de GFP com azF em duas posições diferentes - perto do cromóforo e mais longe do cromóforo - foram usadas para controlar o local de fixação.

O chip eletrônico é baseado em nanotubos de carbono individuais com quiralidade conhecida para explorar suas propriedades optoeletrônicas na presença de um número contável de proteínas fluorescentes. A modulação da condutividade em um transistor de nanotubo de carbono modificado é seletiva, e somente possível quando a estrutura é irradiada com luz em um comprimento de onda específico correspondente à absorção máxima do cromóforo em uma proteína fluorescente.

Dr. Ivan Bobrinetsliy, pesquisador sênior do Biosense Institute, disse que o resultado mais empolgante é que o "local de fixação da GFP dita as propriedades de modulação de um nanotubo de carbono".

"O que está causando esses efeitos diferentes são as diferentes vias de transferência de carga disponíveis para a GFP entre o cromóforo e o nanotubo de carbono, especialmente a rota de volta ao estado escuro".

Um dos principais autores, Nikita Nekrasov, Ph.D. estudante do MIET, disse:"A pesquisa demonstrou a descoberta fundamental na capacidade de moléculas biológicas para manipular as propriedades eletrônicas de nanotubos de carbono devido à mudança em [sua] posição relativa. Interfaces bio-optoeletrônicas com nanotubos de carbono são promissoras para a fabricação fototransistores energeticamente eficientes para construir circuitos integrados fotônicos 'verdes'."

Esses resultados abrem caminho para o desenvolvimento de novos optoeletrônicos moleculares, biossensores e elementos fotovoltaicos. O uso de uma multiarray de transistores de nanotubos de carbono com várias proteínas codificadas geneticamente torna possível projetar elementos optoeletrônicos em miniatura de espectro completo.

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. + Explorar mais

Researchers use electron microscope to turn nanotube into tiny transistor