Недавно биологические материалы, такие как молекулы ДНК и белок, были широко исследованы для различных применений, поскольку они являются экологически чистыми и обладают новыми оптическими и электронными свойствами. Особенно в последние десятилетия ДНК-липидный комплекс часто упоминается как компоненты оптических электронных устройств.
В последние годы с развитием электронной информационной технологии и массовым использованием пластиковой электроники проблема отходов материалов становится все более серьезной, а потребление пластмасс и отходы уже стали одной из основных проблем в мире в настоящее время, особенно в развивающихся странах. Поэтому важно разработать и исследовать потенциальные биоразлагаемые, биосовместимые, биологически рассасывающиеся или даже метаболизируемые устройства, которые служат компонентами различных электронных и фотонных продуктов. Экологически чистая электроника, основанная на природных материалах, таких как полипептид, белок и нуклеиновые основания, представляет собой потенциальные подходы, которые обещают удовлетворить эти потребности.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), один из самых известных биополимеров, представляет собой уникальную трехмерную молекулу с последовательностью из четырех пар оснований и носит генетическую информацию для всех живых организмов. ДНК существует в трех различных конформациях, включая формы A, B и Z. Наиболее известная структура ДНК представляет собой ДНК В-формы и обладает правосторонним спиральным формированием с диаметром, поднимающимся на пару оснований 2 нм, 0,34 нм, соответственно. ДНК является отрицательно заряженным полиэлектролитом и всегда компенсируется положительными зарядами неорганических катионов, например ионов натрия. Поскольку очищенная ДНК обычно может быть растворима только в воде, которая во многих областях была ограничена для ее дальнейшего применения, так много усилий было сделано для улучшения ее растворимости в органических растворителях. Например, Okahata et al разработали катионные поверхностно-активные вещества, такие как цетилтриметиламмонийхлорид (CTMA) при получении комплексов на основе ДНК. Многие другие исследователи также использовали комплекс ДНК-ПАВ для применения в электронных устройствах
ДНК образует самоорганизованную структуру, которую мы можем контролировать, программируя базовую последовательность, таким образом, ДНК обладает потенциалом в качестве исходного материала для нано-шаблонов и наномашин и для использования в качестве материала наноэлектроники в одномерных молекулярных соединениях.
Недавно появились различные отчеты, описывающие свойство проводимости ДНК. Некоторые из них описали транспортное свойство ДНК как изолятора, в то время как другие утверждали, что он напоминает полупроводник или металл. Однако подробный анализ базовых последовательностей и экспериментальных сред показал важность воды, прикрепленной к ДНК. Как выяснили геном человека является изолятором и что периодическая ДНК может быть широкозонным полупроводником. Допированную ДНК в вакууме можно использовать в качестве наномасштабного электронного транспорта, а ДНК в атмосфере можно использовать в качестве наномасштабного ионно-транспортного материала.
ДНК имеет в перспективе множество применений в качестве основы для электроники будущего, и исследования в этой области только начинаются, поэтому, вероятно, вскоре мы станем свидетелями грандиозных открытий в области биологической и органической электроники.
© digitrode.ru