گروهی از محققان آمریکایی نشان داده‌اند که گرافن می‌تواند به‌عنوان یک غشای مصنوعی دو محفظه مایع را از هم جدا کند. این پژوهشگران با ایجاد یک نانوحفره در صفحه گرافنی توانستند یک مولکول DNA را درست همانند نخ کردن یک سوزن، از این حفره عبور دهند.
استفاده از گرافن در توالی‌سنجی DNA
محققان دانشگاه هاروارد و موسسه فناوری
ماساچوست نشان داده‌اند که گرافن می‌تواند به‌عنوان یک غشای مصنوعی دو
محفظه مایع را از هم جدا کند.
این پژوهشگران با ایجاد یک نانوحفره در صفحه گرافنی توانستند تبادل یون‌ها
از این حفره را اندازه بگیرند. آنها همچنین نشان دادند که می‌توان یک
مولکول DNA را درست همانند نخ کردن یک سوزن، از این حفره عبور داد.
اسلاون گاراج، محقق اصلی این کار می‌گوید: «ما با اندازه‌گیری مبادله یون‌ها
از طریق نانوحفره ایجاد شده در صفحه گرافنی شناور در مایع ثابت کردیم که
ضخامت این صفحه کمتر از یک نانومتر است. یعنی اینکه گرافن نازک‌ترین غشایی
است که می‌تواند دو محفظه مایع را از هم جدا کند. ضخامت این غشا با بررسی
برهمکنش آن با مولکول‌های آب و یون‌ها تعیین شد».
گرافن که محکم‌ترین ماده شناخته شده است، مزایای دیگری نیز دارد. مهم‌تر از
همه اینکه این ماده رساناست.
جین گولووچنکو، یکی دیگر از پژوهشگران این
تحقیق می‌گوید: «با وجودی که گرافن یون‌ها را از خود عبور نمی‌دهد، اما
سطوح دو طرف گرافن که به اندازه یک اتم از هم فاصله دارند، می‌توانند یون‌ها
و مواد شیمیایی مختلفی را به خود جذب کنند که این امر رسانایی الکتریکی آن
را تغییر می‌دهد؛ در نتیجه می‌توان از این پدیده در حسگری شیمیایی بهره برد».
جین کونگ، یکی دیگر از محققان این کار به همراه گروهش در MIT روشی برای رشد
فیلم‌های گرافنی مورد استفاده در این کار یافته است.
این فیلم گرفنی ابتدا در میان یک چارچوب سیلیکونی کشیده شده و سپس میان دو
محفظه مایع متفاوت قرار داده شد. یک ولتاژ الکتریکی میان دو مایع اعمال
گردیده و موجب شده که یون‌ها روی سطح گرافن جذب شوند. در صورت وجود یک
نانوحفره در این غشای گرافنی، یون‌ها از این حفره عبور کرده و این عبور به‌عنوان
یک سیگنال جریان الکتریکی ثبت می‌شود.
زمانی که این پژوهشگران زنجیره‌های بلند DNA را به مایع اضافه کردند، این
مولکول‌ها توسط میدان الکتریکی یک به یک از نانوحفره به سمت دیگر کشیده
شدند. عبور DNA از نانوحفره جریان یون‌ها را مسدود کرده و یک سیگنال
الکتریکی خاص ایجاد می‌کند که اندازه و کنفرماسیون مولکول DNA را نشان می‌دهد.
با عبور زنجیره DNA از نانوحفره، نوکلئوبازها یا بازهای نوکلئوتید که حروف
کد ژنتیکی هستند، شناسایی می‌شوند. نانوحفره‌ی روی گرافن اولین نانوحفره
بسیار کوتاه است که در آن امکان تشخیص دو نوکلئوباز مجاور وجود دارد.
نتایج این کار در شماره ۹ سپتامبر مجله Nature منتشر شده و روی جلد این
شماره معرفی شده است.
