Chip con transistor de nanotubos de carbono modificado con proteína fluorescente verde con diferentes sitios de unión. Crédito:MIET
Las proteínas fluorescentes, especialmente la proteína fluorescente verde (GFP), pueden actuar como el elemento sensible a la luz que transduce eventos a través de transductores eléctricamente conductores, como los nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y el grafeno. Las propiedades ópticas y de conductancia de los SWCNT los hacen particularmente útiles para generar sistemas bionanohíbridos activos, especialmente porque sus propiedades inherentes pueden alterarse mediante modificaciones químicas.
En una investigación reciente, se utilizaron proteínas ópticamente activas para modular la conductancia en un transistor SWCNT individual. El equipo de investigación, que incluye a científicos del Reino Unido, Rusia y Serbia, acaba de publicar los resultados en la revista Advanced Functional Materials .
Los investigadores utilizaron la química de la fenilazida (azF) codificada genéticamente para fotovincular directamente la GFP con un transistor de nanotubos de carbono. Se utilizaron dos variantes diferentes de GFP con azF en dos posiciones diferentes, cerca del cromóforo y más lejos del cromóforo, para controlar el sitio de unión.
El chip electrónico se basa en nanotubos de carbono individuales con quiralidad conocida para explorar sus propiedades optoelectrónicas en presencia de un número contable de proteínas fluorescentes. La modulación de la conductividad en un transistor de nanotubos de carbono modificado es selectiva y solo es posible cuando la estructura se irradia con luz a una longitud de onda específica correspondiente a la máxima absorción del cromóforo en una proteína fluorescente.
El Dr. Ivan Bobrinetsliy, investigador sénior del Instituto Biosense, dijo que el resultado más emocionante es que "el sitio de unión de GFP determina las propiedades de modulación de un nanotubo de carbono".
"Lo que está causando estos efectos diferentes son las diferentes vías de transferencia de carga disponibles para GFP entre el cromóforo y el nanotubo de carbono, especialmente la ruta de regreso al estado oscuro".
Uno de los autores principales, Nikita Nekrasov, Ph.D. estudiante de MIET, dijo:"La investigación demostró el descubrimiento fundamental en [la] capacidad de las moléculas biológicas para manipular las propiedades electrónicas de los nanotubos de carbono debido al cambio en [su] posición relativa. Las interfaces bio-optoelectrónicas con nanotubos de carbono son prometedoras para la fabricación fototransistores energéticamente eficientes para construir circuitos integrados fotónicos 'verdes'".
Estos resultados allanan el camino para el desarrollo de elementos novedosos de optoelectrónica molecular, biosensores y fotovoltaicos. El uso de una matriz múltiple de transistores de nanotubos de carbono con varias proteínas codificadas genéticamente hace posible diseñar elementos optoelectrónicos en miniatura de espectro completo.
In addition to the design of single-molecule electronic and photonic devices, the usage of optical methods for carbon nanotube modification is highly scalable and can become the basis for biodegradable and environmentally friendly solar cells and optoelectronic memory production for photonic integrated circuits. Researchers use electron microscope to turn nanotube into tiny transistor
