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Crean un diodo a partir de una molécula de ADN

El avance podría llevar a producir elementos nanoelectrónicos 1.000 veces más pequeños que los actuales


Investigadores de EE.UU. e Israel han desarrollado un diodo a partir de una molécula de ADN, introduciendo una pequeña asimetría que permite el comportamiento asimétrico característico de los diodos. El descubrimiento podría llevar a producir elementos nanoelectrónicos 1.000 veces más pequeños que los actuales.




Coralina intercalada en el ADN. fuente: UGA/Universidad Ben Gurion.
Coralina intercalada en el ADN. fuente: UGA/Universidad Ben Gurion.
Investigadores de la Universidad de Georgia (UGA, Athens, EE.UU.) y de la Universidad Ben Gurion (Beerseba, Israel) han demostrado por primera vez que se pueden producir componentes electrónicos a nanoescala a partir de moléculas individuales de ADN. Su estudio, publicado en la revista Nature Chemistry, representa un avance prometedor en la búsqueda de un sustituto para el chip de silicio.

El hallazgo podría conducir tarde o temprano a dispositivos electrónicos más pequeños, más potentes y más avanzados, según el autor principal del estudio, Bingqian Xu.

"Durante 50 años, hemos sido capaces de colocar más y más potencia de cálculo en chips cada vez más pequeños, pero ahora estamos rozando los límites físicos del silicio", dice Xu, profesor de química y física en la UGA, en la información de ésta. "Si los chips basados ​​en silicio se vuelven mucho más pequeños, su rendimiento se volverá inestable e impredecible."

Para encontrar una solución a este reto, Xu se fijó en el ADN. Xu dice que la previsibilidad, diversidad y capacidad de programación del ADN lo convierten en un gran candidato para el diseño de dispositivos electrónicos funcionales, utilizando moléculas individuales.

En el artículo, Xu y sus colaboradores de la Universidad Ben Gurion del Néguev describen el uso de una sola molécula de ADN para crear el diodo más pequeño del mundo. Un diodo es un componente vital para los dispositivos electrónicos que permite que la corriente fluya en una dirección, pero impide su flujo en la otra dirección.

El diodo

Xu y su equipo de la Universidad de Georgia aislaron un dúplex individual de ADN diseñado específicamente con 11 pares de bases y conectado a un circuito electrónico de sólo unos pocos nanómetros de tamaño.

Después de que la corriente medida no mostrara un comportamiento especial, el equipo intercaló en sitios específicos del ADN una pequeña molécula llamada coralina. Encontraron que la corriente que fluye a través del ADN era 15 veces más fuerte para tensiones negativas que para tensiones positivas, una característica necesaria para un diodo.

"Este hallazgo es bastante contrario a la intuición ya que la estructura molecular es todavía aparentemente simétrica después de la intercalación coralina", dijo Xu.

Un modelo teórico desarrollado por Yanantan Dubi, de la Universidad Ben Gurion, indica que el comportamiento tipo diodo del ADN se origina a partir de la ruptura de tensión inducida por el sesgo de simetría espacial dentro de la molécula de ADN después de que se inserta el coralina.

"Nuestro descubrimiento puede conducir a avances en el diseño y construcción de elementos electrónicos a nanoescala que son al menos 1.000 veces más pequeños que los componentes actuales", dice Xu. El equipo de investigación planea continuar su trabajo, con el objetivo de construir dispositivos moleculares adicionales y mejorar el rendimiento del diodo molecular. La investigación está apoyada por la National Science Foundation estadounidense.

Referencia bibliográfica:

Cunlan Guo, Kun Wang, Elinor Zerah-Harush, Joseph Hamill, Bin Wang, Yonatan Dubi, Bingqian Xu: Molecular rectifier composed of DNA with high rectification ratio enabled by intercalation. Nature Chemistry (2016). DOI: 10.1038/nchem.2480

Miércoles, 6 de Abril 2016
Universidad de Georgia/T21
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