Die Chemiker Ryan Chiechi und Xingkai Qiu von der North Carolina State University verwendeten zwei verschiedene Typen
Wissenschaftler haben gezeigt, dass verschiedene Fullerenebrachte die Proteine des ersten Photosystems dazu, sich auf Oberflächen in bestimmten Formen anzuordnen und so Dioden und Widerstände zu erzeugen. Um den Schaltkreis zu vervollständigen, wurden oben Kontakte aus Gallium-Indium-Flüssigmetall-Eutektikum aufgedruckt.
Bild: Xinkai Qiu, Ryan C. Chiechi, Nature Communications
„Wo wir Widerstände brauchten, haben wir uns beworbeneine Art von Fulleren auf den Elektroden, auf denen das erste Photosystem unabhängig aufgebaut wird, und wo wir Dioden brauchten, haben wir eine andere Art verwendet. Die ausgerichteten Photosystem-I-Proteine richten den Strom gleich, was bedeutet, dass sich die Elektronen nur in eine Richtung bewegen“, sagt Chiechi.
Die Forscher verbanden Proteinstrukturen mit künstlichen Elektroden und erstellten einfache Logikschaltkreise, die Elektronentunneln zur Modulation des Stroms nutzten.
Diese Proteine streuen die Wellenfunktion von Elektronen,Vermittlung von Tunneln auf eine noch nicht vollständig verstandene Weise. Dadurch arbeitet diese Schaltung trotz der Dicke von 10 nm auf Quantenebene und arbeitet im Tunnelmodus. Und weil wir statt einzelner Moleküle eine Gruppe von Molekülen verwenden, ist die Struktur stabil. Tatsächlich können wir Elektroden auf diese Schaltkreise drucken und Geräte herstellen.
Ryan Chiechi, Professor für Chemie an der North Carolina State University, Co-Autor der Studie
Um ihre Entwicklung zu demonstrieren, schufen Chemikereinfache diodenbasierte UND/ODER-Gatter und integrierte sie in Pulsmodulatoren, die Informationen kodieren können, indem sie ein Eingangssignal abhängig von der Spannung eines anderen Eingangs ein- oder ausschalten. Logikschaltungen auf Basis der Proteine des ersten Photosystems könnten ein Eingangssignal mit einer Frequenz von 3,3 kHz schalten. Die Forscher stellen fest, dass dies eines der besten Ergebnisse für molekulare Schaltkreise ist, auch wenn die Geschwindigkeit nicht mit modernen Logikschaltkreisen vergleichbar ist.
Wissenschaftler glauben, dass diese proteinbasierten Schaltkreise zur Entwicklung elektronischer Geräte führen könnten, die die Funktionalität klassischer Halbleiter verbessern, ersetzen oder erweitern.
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