Группа ученых из Stanford University предложила легко воспроизводимую новую методику, основанную на поверхностной химии, позволяющую прикреплять молекулы ДНК к поверхности, а также новый способ растягивать эти молекулы до необходимой длины. Разработанная техника в будущем может быть полезна при создании масштабируемых наноэлектронных устройств на базе одной единственной органической молекулы.

Рис. 1. Структурная схема молекулы ДНК.

Не так давно ученые обнаружили, что одиночные молекулы ДНК могут использоваться в качестве крепежа для соединения металлических контактов (электродов) и органических полупроводников в микроскопических электронных устройствах. Столь неожиданное открытие пророчит массу новых применений для молекул ДНК и органических материалов в принципе. Но для реализации первых устройств на практике требовалась разработка достаточно простой повторяемой методики, позволяющей фиксировать единичные молекулы ДНК на различных поверхностях, а также растягивать эти молекулы до необходимых длин.

Новая методика, предложенная специалистами из Стенфордского Университета (Stanford University, США), подразумевает практическое использование синтетической структуры «ДНК – органическая молекулы – ДНК» для создания устройств типа «металлический электрод – органическая составляющая – металлический электрод» миниатюрных размеров за счет последующей металлизации ДНК структуры.

Для фиксации отдельных ДНК молекул на поверхности устройств применялась методика на основе пары биотин-стрептавидина. В первую очередь к структуре поверхности добавлялась функциональная группа амина -NH₂; в результате реакции амина с N-гидроксисукцинимидом (N-hydroxysuccinimide, NHS) появлялись цепи синтетического полимера полиэтилен гликоля (polyethylene glycol, PEG) с окончаниями из биотина. Далее для окончательного формирования связи с ДНК-молекулой применялся стрептавидин.

Помимо этого, учеными была разработана методика контроля над длиной отдельных молекул ДНК на поверхности. Ими была предложена технология, позволяющая растягивать «контакты» из ДНК-молекул до необходимых длин.

По мнению научной группы, их открытие представляет собой решающий шаг от простых исследований электронных свойств органических молекул к созданию на их основе крупномасштабных наноэлектронных компонент, своего рода связующее звено между отдельными давно известными компонентами. Кроме того, техника могла бы использоваться для изучения единичных молекул ДНК, а также особенностей их вращения. Способность закрепить единственную ДНК-цепочку на некой поверхности позволит заняться изучением ее реакции с определенными белками на микроуровне.

Воодушевленная первыми столь успешными результатами, группа продолжает работу по развитию технологий металлизации молекул ДНК, закрепленных с двух концов. Более подробные результаты работы приведены в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.