나노 튜브를위한 도구 인 DNA

생물학적 키 잠금 원리로 분류

단면 (위)과 측면 (아래)에서 DNA와 나노 튜브 사이의 전자적 상호 작용. 그림의 왼쪽에있는 작은 튜브의 경우 중앙 튜브가 거의 관여하지 않는 것을 단면으로 볼 수 있습니다. 반면 오른쪽의 큰 튜브는 특히 여러 DNA 가닥과 강하게 상호 작용합니다. © A. Enyashin / TU Dresden
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연구원들은 탄소 나노 튜브를 분류하기위한 도구로 개별 가닥의 DNA를 사용하여 생물학적 키 잠금 원리를 사용했습니다. 결과 하이브리드 재료는 새로운 전자 나노 장치를 향한 발걸음입니다.

DNA에서 유전자 정보는 개별 단백질의 서열에 의해 저장됩니다. 이중 나선형 계단처럼 보입니다. 끈을 제거하면 열린 나선형 계단이 관형 공동 주위에 규칙적으로 배열 된 작고 작은 열쇠의 긴 체인을 제공합니다.

TD (Technische Universität Dresden)와 FZD (Forschungszentrum Dresden-Rossendorf)의 연구팀은 새로운 나노 장치의 개발을 위해 잘 정의 된 특성을 가진 탄소 나노 튜브를 필요로합니다. 직경이 수 나노 미터에 불과한이 튜브는 정원에서 그릴 때 생성됩니다. 산업 제조 공정에서, 굽는 경우와 같이, 특정 크기의 다량의 튜브를 순수한 다양성으로 생산하는 것은 불가능했다. 대신에, 상이한 구조를 갖는 반도체 및 금속 등급의 혼합물이 얻어진다. 튜브는 거의 불용성 인 다발로 서로 붙어 있기 때문에 원하는 품종 만 걸러내는 것은 어렵다.

나노 튜브 잠금의 열쇠 인 DNA

TUD 과학자들은 DNA 사슬을 사용하여 불용성 혼합물에서 나노 튜브를 분리한다는 아이디어를 취했다. 개방형 DNA 나선형 계단의 크기는 직경이 0.3 ~ 0.4 나노 미터 (백만 분의 1 밀리미터) 인 튜브에 이상적입니다. 박테리아 또는 합성 DNA로부터 얻은 DNA 사슬이 이전에 활발하게 흔들린 나노 튜브 혼합물에 첨가되면, DNA 사슬 및 나선은 의도적으로 적합한 튜브 주위에 배치된다. 따라서 DNA 키는 튜브의 관련 잠금 장치의 특정 직경에만 있으며 새로운 하이브리드 재료를 만듭니다. 장점 : 튜브는 이제 수용성이므로 추가 처리가 크게 간소화됩니다.

처음으로 정확하게 결정된 상호 작용

이론적 계산에는 실험이 수반되었습니다. TUD와 FZD의 연구원들은 처음으로 양자 역학적 수준에서 생물학적 DNA 분자와 탄소 튜브 사이의 상호 작용을 체계적으로 기록했습니다. 어떤 경우에는 두 시스템의 전자가 단순한 모델에서 예측 한 것보다 더 강하게 상호 작용한다는 것을 보여줄 수있었습니다. 이것은 이전에 미국 과학자들이보고 한 특정 유형의 튜브의 DNA 중심 선택에 대한 증거입니다. 디스플레이

오늘날 탄소 나노 튜브만으로는 이미 스포츠 기술이나 센서 등에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나, 치수가 작아짐에 따라, 전도성 탄소 나노 튜브를 선택적으로 선택할 수있는 명확한 제조 공정이 필수적이다. 새로운 계산은이를위한 중요한 기초를 형성합니다.

나노 트랜지스터 용 부품

DNA 사슬에 의해 분류되고 감싸 진 탄소 나노 튜브는 규정 된 방식으로 전기를 전도 할 수있다. 따라서 계획된 나노 스케일 장치 인 나노 전계 효과 트랜지스터의 핵심 구성 요소로 이상적입니다. 이러한 나노 기반의 트랜지스터 기반 트랜지스터는 현재 전 세계적으로 연구되고있다. Dresdner 접근법의 특별한 특징은 강유전성 캐리어 재료가 사용된다는 것입니다. 이러한 담체 물질은 외부 힘에 의해 선택적이고 가역적으로 배열이 변경 될 수있는 하전 입자로 구성된다.

이는 나노 미터 스케일에 대한 외부의 힘이 트랜지스터의 전계를 켜고 끄는 것을 가능하게하며, 이는 미래의 컴퓨터 또는 나노 기계에 유리할 수있다. 박사 TUD의 Michael Mertig와 그의 동료들은 이미 DNA 캡슐화 나노 튜브를 기반으로 한 트랜지스터를 생산하는 데 성공했으며, Lukas Eng 교수 그룹에서 더 작은 강유전체 나노-필드 효과의 개별 요소가 이미 합성되었습니다. 트랜지스터 실현.

(연구 센터 드레스덴-Rossendorf, 2008 년 1 월 16 일-NPO)