El movimiento de electrones a través de cables es lo que nos permite utilizar la electricidad todos los días. Los nanocables biológicos, cables microscópicos hechos de proteínas, han llamado la atención de los investigadores por su capacidad para transportar electrones a largas distancias.
En un estudio publicado en Small En el laboratorio Vermaas del Laboratorio de Investigación de Plantas MSU-DOE, los investigadores amplían nuestra comprensión de los nanocables biológicos mediante el uso de simulaciones por computadora.
Martin Kulke, primer autor del estudio, acompañado por el equipo del laboratorio Vermaas, creó simulaciones de cristales utilizando datos de experimentos de la vida real en el laboratorio PRL Kramer, donde apuntaron una fuente de luz a un nanocristal compuesto de proteínas y calcularon cómo electrones excitados rápidamente viajaron a través de él. La verdadera pregunta era por qué la transferencia de electrones se hacía más lenta con el aumento de la temperatura, lo que normalmente acelera los procesos a nanoescala.
Una posible idea era que las distancias que los electrones necesitarían saltar dentro del nanocristal podrían aumentar con la temperatura, lo que ralentizaría la velocidad con la que podrían moverse a través de la proteína.
"Simulamos estos nanocristales de proteínas a diferentes temperaturas para probar esta idea", dijo Josh Vermaas, investigador principal de este estudio y profesor asistente en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y en el PRL. "Lo que encontramos es que los cambios de distancia a través de diferentes temperaturas no son tan dramáticos por sí solos".
Cuando se manipularon otras variables además de la temperatura, los investigadores comenzaron a ver alguna acción interesante en los saltos de los electrones dentro del nanocable. La red de proteínas de nanocables se hizo más larga, más corta, más gruesa y más delgada para identificar cuellos de botella en el flujo de electrones dentro del nanocristal.
"Descubrimos que en los nanocables biológicos el transporte de electrones se basa en el movimiento de las proteínas en el cable", dijo Kulke. "Lo que eso significa es que, al final, cuanto más largos sean esos nanocables, menos transporte de electrones obtendrán a través de ellos y cuanto más gruesos los hagan, más transporte de electrones obtendrán a través de ellos".
El uso de nanocables biológicos es especulativo en este momento, pero comprender cómo se pueden construir para permitir un mayor flujo de electrones es crucial para futuros esfuerzos que los utilicen para conectar procesos biológicos con la electrónica convencional.
Más información: Martin Kulke et al, Las tasas de transporte de electrones de largo alcance dependen de las dimensiones de los cables en nanocables de citocromo, pequeños (2023). DOI:10.1002/smll.202304013
Información de la revista: Pequeño
Proporcionado por la Universidad Estatal de Michigan
