|
مشاهده ابزارهای الکترونیکی مولکولی یکی از مفاهیم بسیار جذاب در فناوری‌نانو است.
مهندسان الکترونیک مولکولی ممکن است در آینده نزدیک از مولکول‌های منفرد برای انجام
کارهایی در یک مدار الکترونیکی استفاده کنند که امروزه با ابزارهای نیمه‌هادی انجام
می‌شوند.
دانشمندان هنوز برای تأمین اصلی‌ترین ملزومات الکترونیک مولکولی در حال تلاشند؛
برای مثال، چگونه می‌توانند با دقت و به‌طور قابل اعتماد مولکول‌های خاص را بر روی
یک سطح قرار دهند. تشکیل نانوساختارهای مبتنی بر DNA یکی از مسیرهایی است که می‌تواند
به نتایج نویدبخشی منجر شود.
قبلاً نشان داده شد که می‌توان از DNA برای ساخت سطوح نانومقیاس استفاده کرد. در
حال حاضر یک گروه تحقیقاتی در آلمان بیان کرده‌اند که اجسام با مقیاس نانو و در
اندازه‌های بسیار متفاوت، می‌توانند به‌طور همزمان و گزینشی بر روی سطوح مشخص DNA
بنشینند.
این آرایه‌هایDNA یا تراشه‌های DNA ـ که می‌توانند صدها هزار نیشتر مجزا را
دربرگیرند ـ هر یک دارای معرفی هستند که تشخیص مولکولی آن از یک مولکول مکمل، می‌تواند
منجر به تولید سیگنالی شود که با استفاده از یک فناوری تصویربرداری(اغلب فلوئورسانس)
قابل ثبت است. این آرایش متداول، مجموعه‌ای از مولکول‌های DNAمتصل‌شده به یک سطح
جامد نظیر تراشه شیشه‌ای، پلاستیکی یا سیلیکونی است.
توانایی توالی‌هایDNA برای اتصال گزینشی به سطوح، دانشمندان علاقه‌مند به این
زمینه را تحریک کرده تا روش‌های باارزشی بیابند که امکان ساختن سطوحی با دقت
نانومتر را فراهم کنند.
پروفسورClemens Richert می‌گوید: ” ما هم‌اکنون یک فرایند ساخت نانومقیاس مشتق از
مولکول زنده را توسعه داده‌ایم که می‌توان به کمک روشDep- pen nanolithography (DPN)
با تفکیک‌پذیری زیر میکرون به آن دست یافت. این روش در ترکیب با روش نانولیتوگرافی
یا روش‌های مشابه، منجر به روش باارزشی برای تولید سطوح نانوساختار می‌شود که سطوح
ابزارهای الکترونیکی مولکولی را دربرمی‌گیرد.”
گروه تحقیقاتی Richert در دانشگاه Karlsruhe ، با همکاری مؤسسه شیمی فیزیک این
دانشگاه، روشی را برای تولید نانوذرات خودمرتب‌شونده مبتنی بر DNA توسعه داده‌اند.
آنها انشعاباتی از DNA را برای نواحی مختلف یک سطح طلا به کار بردند که هر انشعاب
به تعداد متفاوتی از نانوذرات متصل می‌شود.
آنها به‌دلیل آگاهی از امکان اتصال کووالانسی DNA به نانوذرات۶۰- ۱۵ نانومتر و سطوح
مسطحی از طلا، از این نانوذرات برای مطالعات خود استفاده کردند. Richert می‌گوید که
نانوذرات طلا ـ مخصوصاً نانوذراتی با قطر بزرگ‌تر ـ به‌آسانی بر روی سطوح طلا جذب
سطحی می‌شوند. این برهمکنش‌ها در مقایسه با تشکیل دوگانه DNA-DNA با توالی خاص می‌توانند
کاملاً قوی باشند.
همچنین، تفاوت زیادی از نظر قدرت اتصال متراکم بین نانوذرات ۱۵ نانومتری با ۶۰
نانومتری وجود دارد؛ یک ذره ۱۵ نانومتری تقریباً ۱۲۵ رشته DNA را دربرمی‌گیرد،
درحالی که یک ذره۶۰ نانومتری تقریباً دو هزار رشتهDNA را حمل می‌کند.
به‌منظور خنثی کردن این برهمکنش‌های قوی رقابت‌کننده، پژوهشگران مولکول‌های پرکننده
را برای سطح نانوذره آزمایش کردند. این پرکننده‌ها علاوه بر عملکرد فضایی ساده‌شان
باید دو نقش دیگر را نیز ایفا کنند: ۱) ممانعت از اتصالDNA به سطح طلا؛ ۲) جلوگیری
از جفت شدن بازها بین امتدادهای کوتاهDNA غیرمکمل.
سرانجام پس از انجام آزمایش و خطا، اعضای گروه توانستند به یک توافق‌نامه بهینه
برسند، بدین صورت که به‌خوبی در آزمایش‌های کنترلی(مثل هیبرید شدن) فقط با یکی از
انواع انجام شود.
هدف درازمدت گروه ایجاد مدارهایی در سطح ابزار الکترونیک مولکولی است. آنها برنامه‌هایی
برای نانولوله‌های کربنی تک‌جداره و نانوذرات طلا دارند و در حال مطالعه رسوب‌دهیDNA
روکش‌شده با نانولوله‌های کربنی هستند.
|
