Chip con transistor in nanotubi di carbonio modificato con proteina fluorescente verde con diversi siti di attacco. Credito:MIET
Le proteine fluorescenti, in particolare la proteina fluorescente verde (GFP), possono agire come l'elemento sensibile alla luce che trasduce gli eventi attraverso trasduttori elettricamente conduttivi, come i nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) e il grafene. La conduttanza e le proprietà ottiche degli SWCNT li rendono particolarmente utili per la generazione di sistemi bionanoibridi attivi, soprattutto perché le loro proprietà intrinseche possono essere alterate attraverso modifiche chimiche.
In ricerche recenti, le proteine otticamente attive sono state utilizzate per modulare la conduttanza attraverso un singolo transistor SWCNT. Il team di ricerca, che comprende scienziati provenienti da Regno Unito, Russia e Serbia, ha appena pubblicato i risultati sulla rivista Advanced Functional Materials .
I ricercatori hanno utilizzato la chimica della fenilazide (azF) codificata geneticamente per collegare direttamente la GFP a un transistor a nanotubi di carbonio. Per controllare il sito di attacco sono state utilizzate due diverse varianti di GFP con azF in due diverse posizioni, vicino al cromoforo e più lontano dal cromoforo.
Il chip elettronico si basa su singoli nanotubi di carbonio con chiralità nota per esplorare le sue proprietà optoelettroniche in presenza di un numero numerabile di proteine fluorescenti. La modulazione della conducibilità in un transistor a nanotubi di carbonio modificato è selettiva e possibile solo quando la struttura viene irradiata con luce ad una lunghezza d'onda specifica corrispondente al massimo assorbimento del cromoforo in una proteina fluorescente.
Il dottor Ivan Bobrinetsliy, ricercatore senior presso il Biosense Institute, ha affermato che il risultato più interessante è che "il sito di attacco GFP determina le proprietà di modulazione di un nanotubo di carbonio".
"Ciò che sta causando questi diversi effetti sono i diversi percorsi di trasferimento di carica disponibili per la GFP tra il cromoforo e il nanotubo di carbonio, in particolare il percorso di ritorno allo stato scuro".
Uno degli autori principali, Nikita Nekrasov, un Ph.D. studente del MIET, ha dichiarato:"La ricerca ha dimostrato la scoperta fondamentale nella [della] capacità delle molecole biologiche di manipolare le proprietà elettroniche dei nanotubi di carbonio a causa del cambiamento nella [loro] posizione relativa. Le interfacce bio-optoelettroniche con i nanotubi di carbonio sono promettenti per la fabbricazione fototransistor ad alta efficienza energetica per costruire circuiti integrati fotonici "verdi".
Questi risultati aprono la strada allo sviluppo di nuovi optoelettronica molecolare, biosensori ed elementi fotovoltaici. L'utilizzo di un multiarray di transistor a nanotubi di carbonio con varie proteine codificate geneticamente consente di progettare elementi optoelettronici miniaturizzati a spettro 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. + Esplora ulteriormente
