مشاهده ابزارهاي الكترونيكي مولكولي يكي از مفاهيم بسيار جذاب در فناورينانو است. مهندسان الكترونيك مولكولي ممكن است در آينده نزديك از مولكولهاي منفرد براي انجام كارهايي در يك مدار الكترونيكي استفاده كنند كه امروزه با ابزارهاي نيمههادي انجام ميشوند.
دانشمندان هنوز براي تأمين اصليترين ملزومات الكترونيك مولكولي در حال تلاشند؛ براي مثال، چگونه ميتوانند با دقت و بهطور قابل اعتماد مولكولهاي خاص را بر روي يك سطح قرار دهند. تشکيل نانوساختارهاي مبتني بر DNA يكي از مسيرهايي است كه ميتواند به نتايج نويدبخشي منجر شود.
قبلاً نشان داده شد كه ميتوان از DNA براي ساخت سطوح نانومقياس استفاده کرد. در حال حاضر يك گروه تحقيقاتي در آلمان بيان كردهاند كه اجسام با مقياس نانو و در اندازههاي بسيار متفاوت، ميتوانند بهطور همزمان و گزينشي بر روي سطوح مشخص DNA بنشينند.
اين آرايههايDNA يا تراشههاي DNA ـ كه ميتوانند صدها هزار نيشتر مجزا را دربرگيرند ـ هر يک داراي معرفي هستند که تشخيص مولكولي آن از يك مولكول مكمل، ميتواند منجر به توليد سيگنالي شود كه با استفاده از يك فناوري تصويربرداري(اغلب فلوئورسانس) قابل ثبت است. اين آرايش متداول، مجموعهاي از مولكولهاي DNAمتصلشده به يك سطح جامد نظير تراشه شيشهاي، پلاستيكي يا سيليكوني است.
توانايي تواليهايDNA براي اتصال گزينشي به سطوح، دانشمندان علاقهمند به اين زمينه را تحريک کرده تا روشهاي باارزشي بيابند كه امكان ساختن سطوحي با دقت نانومتر را فراهم كنند.
پروفسورClemens Richert ميگويد: " ما هماکنون يک فرايند ساخت نانومقياس مشتق از مولکول زنده را توسعه دادهايم كه ميتوان به کمک روشDep- pen nanolithography (DPN) با تفکيکپذيري زير ميکرون به آن دست يافت. اين روش در تركيب با روش نانوليتوگرافي يا روشهاي مشابه، منجر به روش باارزشي براي توليد سطوح نانوساختار ميشود كه سطوح ابزارهاي الكترونيكي مولكولي را دربرميگيرد."
گروه تحقيقاتي Richert در دانشگاه Karlsruhe ، با همکاري مؤسسه شيمي فيزيك اين دانشگاه، روشي را براي توليد نانوذرات خودمرتبشونده مبتني بر DNA توسعه دادهاند. آنها انشعاباتي از DNA را براي نواحي مختلف يك سطح طلا به كار بردند كه هر انشعاب به تعداد متفاوتي از نانوذرات متصل ميشود.
آنها بهدليل آگاهي از امكان اتصال كووالانسي DNA به نانوذرات60- 15 نانومتر و سطوح مسطحي از طلا، از اين نانوذرات براي مطالعات خود استفاده كردند. Richert ميگويد كه نانوذرات طلا ـ مخصوصاً نانوذراتي با قطر بزرگتر ـ بهآساني بر روي سطوح طلا جذب سطحي ميشوند. اين برهمكنشها در مقايسه با تشكيل دوگانه DNA-DNA با توالي خاص ميتوانند كاملاً قوي باشند.
همچنين، تفاوت زيادي از نظر قدرت اتصال متراکم بين نانوذرات 15 نانومتري با 60 نانومتري وجود دارد؛ يک ذره 15 نانومتري تقريباً 125 رشته DNA را دربرميگيرد، درحالي كه يک ذره60 نانومتري تقريباً دو هزار رشتهDNA را حمل ميکند.
بهمنظور خنثي كردن اين برهمكنشهاي قوي رقابتكننده، پژوهشگران مولكولهاي پركننده را براي سطح نانوذره آزمايش كردند. اين پركنندهها علاوه بر عملکرد فضايي سادهشان بايد دو نقش ديگر را نيز ايفا كنند: 1) ممانعت از اتصالDNA به سطح طلا؛ 2) جلوگيري از جفت شدن بازها بين امتدادهاي كوتاهDNA غيرمكمل.
سرانجام پس از انجام آزمايش و خطا، اعضاي گروه توانستند به يک توافقنامه بهينه برسند، بدين صورت که بهخوبي در آزمايشهاي کنترلي(مثل هيبريد شدن) فقط با يکي از انواع انجام شود.
هدف درازمدت گروه ايجاد مدارهايي در سطح ابزار الكترونيك مولكولي است. آنها برنامههايي براي نانولولههاي كربني تكجداره و نانوذرات طلا دارند و در حال مطالعه رسوبدهيDNA روكششده با نانولولههاي كربني هستند. |
