Nanotransistor baut sich selbst
Wissenschaftler des Technion-Israel Institute of Technology haben nach eigenen Angaben den ersten funktionierenden Nanotransistor gebaut, der sich mittels biologischer Abläufe selbst montiert.
Das Team um Erez Braun nutzte die Konstruktionsfähigkeit von DNA und die elektronischen Eingeschaften von Kohlenstoffröhren. Bestehende Schwierigkeiten bei der Herstellung wurden laut "Newscientist" durch ein zweistufiges Verfahren überwunden:
Zuerst wurden Proteine genutzt, um Kohlenstoffröhren das Anbinden an bestimmte Bereiche von DNA-Strängen zu ermöglichen. Der Rest des DNA-Moleküls wurde in einem zweiten Schritt in ein leitendes Kabel umgewandelt.
Laut Braun eignet sich DNA in der Molekularbiologie sehr gut für das Zusammenbauen. Eine elektrische Leitfähigkeit ist jedoch nicht gegeben. "Wir mussten einen metallischen Leiter mit der DNA verbinden."
Technion-Israel Institute of TechnologyHerstellung
Der Herstellungsprozess begann mit der Beschichtung eines zentralen Bereiches eines langen DNA-Moleküls mit Proteinen eines E.coli-Bakteriums. Anschließend wurden mit Antikörpern beschichtete Graphitnanoröhren hinzugefügt, die sich mit dem Protein verbanden.
In der Folge wurde eine Lösung von Silberionen dazugenommen. Die Ionen verbanden sich chemisch mit dem Phosphatrückgrat der DNA, aber nur dort, wo kein Protein angebunden war. Aldehyd verwandelte die Ionen in Silbermetall und bildete so die Grundlage für ein leitendes Kabel.
Zur Vervollständigung der Einheit wurde Gold hinzugefügt. Das Gold bildete gemeinsam mit dem Silber ein voll leitfähiges Kabel. Das Ergebnis ist eine Einheit, bestehend aus einer Kohlenstoffnanoröhre, die an beiden Enden mit einem Kabel verbunden ist.
Die Forschungsergebnisse wurden im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.
DNA-Skulpturen und Schaltkreise
Das Gerät funktioniert als Transistor, wenn eine aufgebrachte elektrische Spannung variiert wird. Die Nanoröhren überbrücken die Lücke zwischen den Kabeln und schließen so den Schaltkreis oder auch nicht.
Von den 45 Nanoeinheiten, die in drei Tranchen hergestellt wurden, ging fast ein Drittel als selbstmontierender Transistor hervor. Diese Transistoren funktionieren bei Raumtemperatur.
Die einzige Einschränkung für einen zukünftigen Einsatz besteht in der Kompatibilität der Komponenten mit den biologischen Reaktionen und dem Metallüberzug. Das Team hat bereits zwei der Geräte miteinander verbunden. Das gleiche Verfahren könnte laut Braun ermöglichen, aufwendige, sich selbst montierende DNA-Skulpturen und Schaltkreise zu schaffen.