El potencial de las propiedades estructurales del ADN en la electrónica de una sola molécula finalmente ha sido aprovechado por investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) en un dispositivo de unión de una sola molécula que muestra la capacidad de autorrecuperación espontánea. Además, el dispositivo, basado en una configuración de ADN de "cremallera", muestra una conductividad eléctrica inusualmente alta, lo que abre las puertas al desarrollo de nuevos dispositivos nanoelectrónicos.

En todo organismo avanzado, la molécula llamada ADN (ácido desoxirribonucleico, por usar su nombre completo) forma el código genético. La tecnología moderna lleva el ADN un paso más allá de la materia viva; Los científicos han establecido que las estructuras intrincadas del ADN han hecho posible su uso en dispositivos electrónicos de la nueva era con uniones que comprenden una sola molécula de ADN. Sin embargo, como con cualquier empresa ambiciosa, hay impedimentos que superar. Resulta que la conductancia de una sola molécula cae bruscamente con la longitud de la molécula, por lo que solo los tramos extremadamente cortos de ADN son útiles para las mediciones eléctricas. ¿Hay alguna forma de solucionar este problema?

De hecho, sugieren investigadores de Japón en un nuevo estudio innovador. Han logrado lograr una conductividad alta no convencional con una unión larga basada en moléculas de ADN en una configuración de "cremallera" que también muestra una notable capacidad de autorrecuperación en caso de falla eléctrica. Estos resultados han sido publicados como artículo de investigación en Nature Communications .

¿Cómo lograron los investigadores esta hazaña? El Dr. Tomoaki Nishino de Tokyo Tech, Japón, que formó parte de este estudio, explica:"Investigamos el transporte de electrones a través de la unión de una sola molécula de un ADN 'cremallera' que está orientado perpendicularmente al eje de un nanoespacio entre dos metales. Esta unión de una sola molécula difiere de una convencional no solo en la configuración del ADN sino también en la orientación relativa al eje nanogap".

El equipo usó cadenas de ADN de 10 y 90 meros (que indican el número de nucleótidos, componentes básicos del ADN, que comprenden la longitud de la molécula) para formar una estructura similar a una cremallera y las unió a una superficie de oro o a la punta de metal de un microscopio de efecto túnel, un instrumento utilizado para obtener imágenes de superficies a nivel atómico. La separación entre la punta y la superficie constituía el "nanogap" que se modificó con el zipper DNA.

Al medir una cantidad llamada "corriente de túnel" a través de este nanogap, el equipo estimó la conductividad de las uniones de ADN frente a un nanogap desnudo sin ADN. Además, llevaron a cabo simulaciones de dinámica molecular para dar sentido a sus resultados a la luz de la dinámica subyacente de "descompresión" de las uniones.

Para su deleite, descubrieron que la unión de una sola molécula con el ADN largo de 90 mer mostraba una alta conductancia sin precedentes. Las simulaciones revelaron que esta observación podría atribuirse a un sistema de electrones π deslocalizados que podrían moverse libremente en la molécula. Las simulaciones también sugirieron algo aún más interesante:la unión de una sola molécula podría restaurarse a sí misma, es decir, pasar de "descomprimido" a "comprimido", espontáneamente después de una falla eléctrica. Esto demostró que la unión de una sola molécula era resistente y fácilmente reproducible.

A raíz de estos descubrimientos, el equipo está entusiasmado con sus futuras ramificaciones en tecnología. Un Dr. Nishino optimista especula:"La estrategia presentada en nuestro estudio podría proporcionar una base para innovaciones en electrónica a nanoescala con diseños superiores de electrónica de molécula única que probablemente podrían revolucionar la nanobiotecnología, la medicina y campos relacionados". + Explora más

¿Qué tan pequeños pueden llegar a ser? Los polímeros pueden ser la clave para los dispositivos electrónicos de una sola molécula