Dioder og modstande blev samlet af proteiner, der bruger kvanteeffekter

Kemikerne Ryan Chiechi og Xingkai Qiu fra North Carolina State University brugte to forskellige typer

fullerener (molekylære lukkede polyedre lavet af kulstof). Disse celler blev placeret på guldsubstrater og nedsænket i en opløsning af det første kloroplastfotosystem. 

Forskere har vist, at forskellige fullerenerinducerede proteinerne i det første fotosystem til selv at samle sig på overflader i specifikke former, hvilket skaber dioder og modstande. For at fuldende kredsløbet blev kontakter fra gallium-indium flydende metal eutektik trykt på toppen. 

Billede: Xinkai Qiu, Ryan C. Chiechi, Nature Communications

"Hvor vi havde brug for modstande, søgte vien type fulleren på elektroderne, hvorpå det første fotosystem er samlet uafhængigt, og hvor vi havde brug for dioder, anvendte vi en anden type. De orienterede fotosystem I-proteiner ensretter strømmen, hvilket betyder, at elektronerne kun bevæger sig i én retning,” siger Chiechi.

Forskerne forbandt proteinstrukturer til kunstige elektroder og skabte simple logiske kredsløb, der brugte elektrontunneling til at modulere strøm.

Disse proteiner spreder elektronernes bølgefunktion,formidle tunneling på måder, der stadig ikke er fuldt ud forstået. Som et resultat, på trods af tykkelsen på 10 nm, fungerer dette kredsløb på kvanteniveau og fungerer i tunneltilstand. Og fordi vi bruger en gruppe af molekyler i stedet for individuelle molekyler, er strukturen stabil. Faktisk kan vi printe elektroder oven på disse kredsløb og skabe enheder.

Ryan Chiechi, professor i kemi ved North Carolina State University, studie medforfatter

For at demonstrere deres udvikling skabte kemikeresimple diodebaserede OG/ELLER-porte og indarbejdet dem i pulsmodulatorer, der kan kode information ved at slå et indgangssignal til eller fra afhængigt af spændingen på en anden indgang. Logiske kredsløb baseret på proteinerne i det første fotosystem kunne skifte et inputsignal med en frekvens på 3,3 kHz. Dette bemærker forskerne, selvom det ikke kan sammenlignes i hastighed med moderne logiske kredsløb, er et af de bedste resultater for molekylære kredsløb.

Forskere mener, at disse proteinbaserede kredsløb kan føre til udviklingen af ​​elektroniske enheder, der forbedrer, erstatter eller udvider funktionaliteten af ​​klassiske halvledere.

Læs mere

Amerikansk satellit "så" en usædvanlig besked fra Jorden

Udgivet video fra raketten, som blev affyret fra en eksperimentel accelerator

Monsteret i midten af ​​vores galakse: se på billedet af et sort hul i Mælkevejen