O potencial das propriedades estruturais do DNA na eletrônica de molécula única foi finalmente aproveitado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) em um dispositivo de junção de molécula única que mostra capacidade de auto-recuperação espontânea. Além disso, o dispositivo, baseado em uma configuração de DNA "zipper", mostra uma alta condutividade elétrica não convencional, abrindo portas para o desenvolvimento de novos dispositivos nanoeletrônicos.
Em todo organismo avançado, a molécula chamada DNA (ácido desoxirribonucleico, para usar seu nome completo) forma o código genético. A tecnologia moderna leva o DNA um passo além da matéria viva; os cientistas estabeleceram que as intrincadas estruturas do DNA tornaram possível seu uso em dispositivos eletrônicos da nova era com junções que compreendem apenas uma única molécula de DNA. No entanto, como em qualquer empreendimento ambicioso, existem impedimentos a serem superados. Acontece que a condutância de uma única molécula diminui drasticamente com o comprimento da molécula, de modo que apenas trechos extremamente curtos de DNA são úteis para medições elétricas. Existe uma maneira de contornar este problema?

Há, de fato, sugerem pesquisadores do Japão em um novo estudo inovador. Eles conseguiram alcançar uma alta condutividade não convencional com uma longa junção baseada em moléculas de DNA em uma configuração de "zíper" que também mostra uma notável capacidade de auto-recuperação sob falha elétrica. Esses resultados foram publicados como um artigo de pesquisa na Nature Communications .

Como os pesquisadores conseguiram esse feito? Dr. Tomoaki Nishino de Tokyo Tech, Japão, que fez parte deste estudo, explica:"Nós investigamos o transporte de elétrons através da junção de uma única molécula de um DNA 'zipper' que é orientado perpendicularmente ao eixo de um nanogap entre dois metais. Essa junção de molécula única difere de uma convencional não apenas na configuração do DNA, mas também na orientação em relação ao eixo nanogap”.

A equipe usou uma fita de DNA de 10 e 90 meros (que indicam o número de nucleotídeos, blocos básicos de construção do DNA, compreendendo o comprimento da molécula) para formar uma estrutura semelhante a um zíper e as prendeu a uma superfície de ouro ou a a ponta de metal de um microscópio de tunelamento de varredura, um instrumento usado para imagens de superfícies no nível atômico. A separação entre a ponta e a superfície constituiu o "nanogap" que foi modificado com o DNA do zíper.

Ao medir uma quantidade chamada "corrente de tunelamento" através deste nanogap, a equipe estimou a condutividade das junções de DNA contra um nanogap nu sem DNA. Além disso, eles realizaram simulações de dinâmica molecular para entender seus resultados à luz da dinâmica subjacente de "descompactação" das junções.

Para seu deleite, eles descobriram que a junção de uma única molécula com o longo DNA de 90 mer mostrava uma alta condutância sem precedentes. As simulações revelaram que esta observação pode ser atribuída a um sistema de elétrons π deslocalizados que podem se mover livremente na molécula. As simulações também sugeriram algo ainda mais interessante:a junção de uma única molécula poderia realmente se restaurar, ou seja, passar de "descompactada" para "zipada", espontaneamente após uma falha elétrica. Isso mostrou que a junção de uma única molécula era resiliente e facilmente reprodutível.

Na esteira dessas descobertas, a equipe está animada com suas futuras ramificações na tecnologia. Um otimista Dr. Nishino especula:"A estratégia apresentada em nosso estudo poderia fornecer uma base para inovações em eletrônica em nanoescala com projetos superiores de eletrônica de molécula única que provavelmente poderia revolucionar a nanobiotecnologia, medicina e áreas afins". + Explorar mais

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