Dioder og motstander ble satt sammen av proteiner som bruker kvanteeffekter

Kjemikere Ryan Chiechi og Xingkai Qiu fra North Carolina State University brukte to forskjellige typer

fullerener (molekylære lukkede polyedre laget av karbon). Disse cellene ble plassert på gullsubstrater og nedsenket i en løsning av det første kloroplastfotosystemet. 

Forskere har vist at ulike fullerenerinduserte proteinene i det første fotosystemet til selv å sette seg sammen på overflater til spesifikke former, og skapte dioder og motstander. For å fullføre kretsen ble kontakter fra gallium-indium flytende metall-eutektikk trykt på toppen. 

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

"Der vi trengte motstander, søkte vien type fulleren på elektrodene, som det første fotosystemet er satt sammen uavhengig av, og der vi trengte dioder, brukte vi en annen type. De orienterte fotosystem I-proteinene retter opp strømmen, noe som betyr at elektronene bare beveger seg i én retning, sier Chiechi.

Forskerne koblet proteinstrukturer til kunstige elektroder og skapte enkle logiske kretser som brukte elektrontunnel for å modulere strøm.

Disse proteinene sprer bølgefunksjonen til elektroner,formidle tunnelering på måter som fortsatt ikke er fullt ut forstått. Som et resultat, til tross for tykkelsen på 10 nm, opererer denne kretsen på kvantenivå, og fungerer i tunnelmodus. Og fordi vi bruker en gruppe molekyler i stedet for individuelle molekyler, er strukturen stabil. Faktisk kan vi skrive ut elektroder på toppen av disse kretsene og lage enheter.

Ryan Chiechi, professor i kjemi ved North Carolina State University, studiemedforfatter

For å demonstrere deres utvikling, skapte kjemikereenkle diodebaserte OG/ELLER-porter og inkorporerte dem i pulsmodulatorer som kan kode informasjon ved å slå ett inngangssignal på eller av avhengig av spenningen til en annen inngang. Logiske kretser basert på proteinene til det første fotosystemet kunne bytte et inngangssignal med en frekvens på 3,3 kHz. Dette, bemerker forskerne, selv om det ikke kan sammenlignes i hastighet med moderne logiske kretsløp, er et av de beste resultatene for molekylære kretsløp.

Forskere tror at disse proteinbaserte kretsene kan føre til utvikling av elektroniske enheter som forbedrer, erstatter eller utvider funksjonaliteten til klassiske halvledere.

Les mer

Amerikansk satellitt "så" en uvanlig melding fra jorden

Publisert video fra raketten, som ble skutt opp fra en eksperimentell akselerator

Monsteret i sentrum av galaksen vår: se på bildet av et svart hull i Melkeveien