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  • Las hebras de ADN que seleccionan nanotubos son el primer paso hacia un práctico cable cuántico

    Envuelto en su trabajo:este modelo molecular muestra una molécula de ADN de una sola hebra (cinta amarilla) enrollada alrededor de un nanotubo de carbono "sillón". Crédito:Roxbury, Jagota / NIST

    ADN una molécula famosa por almacenar los planos genéticos de todos los seres vivos, también puede hacer otras cosas. En un nuevo periódico Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) describen cómo se pueden utilizar hebras individuales de ADN para purificar la forma de "sillón" de nanotubos de carbono muy deseada. Se necesitan nanotubos de carbono de pared simple con forma de sillón para fabricar "cables cuánticos" de baja pérdida, Cableado y transmisión de electricidad a larga distancia.

    Los nanotubos de carbono de pared simple suelen tener un diámetro de aproximadamente un nanómetro, pero pueden tener millones de nanómetros de longitud. Es como si tomaras una hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor, dispuestas en un patrón hexagonal, y lo dobló en un cilindro, como enrollar un trozo de alambre de gallinero. Si ha probado lo último, sabes que hay muchas posibilidades, dependiendo de qué tan cuidadosamente haga coincidir los bordes, de ordenado, filas de hexágonos perfectamente emparejados que rodean el cilindro, a filas que se envuelven en espirales en varios ángulos, "quiralidades" en lenguaje químico.

    La quiralidad juega un papel importante en las propiedades de los nanotubos. La mayoría se comporta como semiconductores, pero algunos son metales. Una forma quiral especial, el llamado "nanotubo de carbono de sillón", se comporta como un metal puro y es el cable cuántico ideal. según el investigador del NIST Xiaomin Tu.

    Los nanotubos de carbono de los sillones podrían revolucionar los sistemas de energía eléctrica, largo y pequeño, Tu dice. Se prevé que los cables fabricados con ellos conduzcan la electricidad 10 veces mejor que el cobre, con mucha menos pérdida, a una sexta parte del peso. Pero los investigadores se enfrentan a dos obstáculos:producir muestras iniciales totalmente puras de nanotubos de sillón, y "clonarlos" para la producción en masa. El primer desafío, como señalan los autores, ha sido "un objetivo esquivo".

    Separar una quiralidad particular de nanotubos de todas las demás comienza con recubrirlos para que se dispersen en solución, como, dejado a sí mismos, se agruparán en una masa oscura. Se han utilizado una variedad de materiales como dispersantes, incluyendo polímeros, proteínas y ADN. El truco del NIST consiste en seleccionar una hebra de ADN que tenga una afinidad particular por el tipo de nanotubo deseado. En un trabajo anterior, *** El líder del equipo Ming Zheng y sus colegas demostraron cadenas de ADN que podrían seleccionar una de las formas semiconductoras de nanotubos de carbono. un objetivo más fácil. En este nuevo artículo, el grupo describe cómo atravesaron metódicamente mutaciones simples del ADN compatible con los semiconductores para "desarrollar" un patrón que prefería los nanotubos metálicos del sillón.

    "Creemos que lo que pasa es que, con el nanotubo adecuado, el ADN se envuelve helicoidalmente alrededor del tubo, "explica Constantine Khripin, "y las bases de nucleótidos del ADN pueden conectarse entre sí de una manera similar a como se unen en el ADN de doble hebra". Según Zheng, "El ADN forma este cilindro apretado alrededor del nanotubo. Me encanta esta idea porque es una especie de cerradura y llave. El nanotubo del sillón es una llave que encaja dentro de esta estructura de ADN; tienes este tipo de reconocimiento molecular".

    Una vez que los nanotubos objetivo están envueltos con el ADN, Se pueden utilizar técnicas químicas estándar, como la cromatografía, para separarlos de la mezcla con alta eficacia.

    "Ahora que tenemos estas muestras de nanotubos puros, "dice la miembro del equipo Angela Hight Walker, "podemos sondear la física subyacente de estos materiales para comprender mejor sus propiedades únicas. Como ejemplo, algunas características ópticas que alguna vez se pensó que eran indicativas de nanotubos de carbono metálicos no están presentes en estas muestras de sillón ".


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