Şu ana kadar üretilmiş olan en küçük transistör HIV(Human Immunodeficiency Virus)`den daha küçük boyutlara sahip. Son 60 yılda endüstri, bilgisayar çiplerinin temel bileşenlerinin büyüklüklerini 14 nanometreye kadar düşürdü. Ancak geleneksel yöntemler fiziksel sınırlara dayanmış durumdalar ve dünyanın her yanındaki araştırmacılar, bu nedenle alternatif yöntem arayışında.

Molekül ve atomlardan oluşan karmaşık bileşenlerin kendi kendilerine organizasyonları, isteklere yanıt verebilecek bir yöntem olabilir. Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ve Paderborn Üniversitesi'nden araştırmacılar, bu konuda önemli bir ilerlemeye imza attı: Fizikçiler, tek DNA iplikçiklerinden kendilerini bağımsız biçimde düzenleyebilen altın kaplama nano kablolar üzerinden akım iletmeyi başardı. Elde edilen sonuçlar Langmuir dergisinde yayımlandı.

DNA Origamisi

İlk bakışta düzenek, siyah bir arka planın önünde duran solucanımsı çizgileri andırıyor. Ama elektron mikroskobu ile yakından bakıldığında, iki elektrik kontağını bağlayan nanometrelik ölçekte yapılar görülüyor. Dr.Artur Erbe bu minik kablolardan elektrik akımının iletildiğini saptadıklarını ve gördükleri karşısında çok mutlu olduğunu belirtiyor. Sonuçta ortadaki bileşenler modifiye edilmiş DNA'dan elde edildiğinden, fizikçiler bu durumun, gerçekleşmesi kesin beklenen bir şey olmadığını vurguluyorlar.

Bu nano kabloları üretmek için araştırmacılar tek bir uzun genetik malzeme şeritini, baz çiftleri aracılığı ile daha kısa DNA bölümleriyle birleştirdi ve böylece stabil bir çift şerit oluşturdu. Bu yöntemi kullanarak, yapılar bağımsız olarak istenen şekli aldılar.

Japon kağıt katlama sanatı olan origamiye benzettikleri bu yaklaşıma "DNA origamisi" adını veren ekip, minik desenler yaratabildiklerini söylüyor. Atom ve moleküllerden yapılmış küçücük devrelerin bu şekilde kurulabildiğini ve ileride böyle üretilecek elektronik elemanların, geleneksel bileşenlerin yerini alabileceğini ekliyorlar.

Elektrotlar Arasındaki Altın Köprüler

Bu şekilde üretilecek elemanlar, günümüzün en küçük çip bileşenlerinden bile kayda değer ölçüde küçük olabilir. Kuramsal olarak, daha küçük devreler daha az çabayla üretilebilir. Bununla birlikte, bir sorun var: Genetik malzeme akımı çok da iyi iletmiyor.

Erbe ve çalışma arkadaşları, bu nedenle kimyasal bağlar kullanarak DNA kablolarına altın kaplama nano parçacıklar yerleştirdi. Elektron ışın litografisi adı verilen bir yöntemle, tekil kabloları elektronik olarak temas ettirdiler. Çok daha büyük olan elektrotlar ile tekil DNA yapıları arasındaki bu bağlantı şimdiye dek teknik güçlüklerle karşılaşıyordu. Ekip iki yöntemi harmanlayarak, sorunun icabına baktılar. Böylece ilk kez olarak tekil kablolar üzerinden yük iletimini kesin olarak belirlediler.

Dresden bilimcilerinin sınamalarından anlaşıldığı gibi altın kaplama kablolardan gerçekten de bir akım iletildi. Ancak bu akım ortam sıcaklığına bağlıydı. Erbe, sıcaklık azalmasıyla eşzamanlı olarak yük taşınımının azaldığını belirtiyor. "Normal oda sıcaklığında kablolar iyi işliyor; tümüyle birlikte erimedikleri için elektronların bir altın parçacığından diğerine kısmen zıplaması gerekse bile. Ancak mesafe o kadar küçük ki, en gelişmiş mikroskoplarla bile şu anda görülemiyor," şeklinde açıklayan Erbe, iletimi arttırmak için altın parçacıklarının arasına iletken polimerler eklemeyi amaçlıyor. Bu metalleştirme işleminin geliştirilebileceğini düşünüyorlar.

 

---

Kaynak: Phys.org, "Computers made of genetic material? Researchers conduct electricity using DNA-based nanowires"
<http://phys.org/news/2016-11-genetic-material-electricity-dna-based-nanowires.html>

İlgili Makale: Bezu Teschome et al, Temperature-Dependent Charge Transport through Individually Contacted DNA Origami-Based Au Nanowires, Langmuir (2016). DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01961

---