ДНК приспособили для создания гибридной наноэлектроники

МОСКВА, 22 января. /ТАСС/. Исследователи из России, Китая, Германии и Японии разработали подход, позволяющий использовать ДНК-оригами, самособирающиеся наноконструкции из нитей ДНК, для управления свойствами двумерных полупроводниковых материалов. Это позволит использовать комбинацию из ДНК и этих полупроводников для создания новых форм гибридной электроники, сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).

"ДНК-оригами может использоваться для того, чтобы надежно и точно структурировать энергетический ландшафт двумерного полупроводника на наномасштабе. В будущем наноструктурированные гибридные материалы такого рода могут лечь в основу компактных и высокопроизводительных устройств для оптических вычислений, квантовых симуляций и датчиков фотонов", - говорится в сообщении.

Данный подход был разработан группой российских и зарубежных исследователей под руководством доцента "Сколтеха" Анвара Баймуратова для преодоления одного из главных препятствий, которое мешает более активному внедрению двумерных полупроводниковых материалов в микроэлектронную промышленность. Оно заключается в том, что поверхность этих материалов необходимо особым образом наноструктурировать для создания транзисторов, датчиков света или его источников.

"Есть два основных подхода к решению этой проблемы. Можно вносить в однородную структуру материала разного рода дефекты, но пока достичь при этом нанометровой точности не получается. Другой подход заключается в нанесении органических красителей на монослой полупроводника, однако существующие методы нанесения молекул не позволяют точно контролировать их положение в гибридной структуре", - добавила старший преподаватель Центра инженерной физики "Сколтеха" Ирина Мартыненко, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Исследователи из "Сколтеха" предположили, что эту проблему можно решить, если наносить красители на поверхность двумерных полупроводников при помощи специальных самособирающихся наноструктур размером в 100 нм, построенных на базе ДНК-оригами. Благодаря прогнозируемому характеру взаимодействий созданных учеными нитей ДНК друг с другом, расположение молекул красителей ДНК-оригами можно точно контролировать, что позволяет использовать его в качестве "каркаса" для структурирования двумерных материалов.

Для проверки работы этого подхода ученые нанесли ДНК-оригами на поверхность дисульфида молибдена, одного из самых перспективных двумерных полупроводников. Последующие наблюдения показали, что самосборка структур ДНК-оригами с красителями выполняется корректно, и при этом их формирование меняет то, насколько ярко светятся разные точки на поверхности данного материала. В перспективе, аналогичным образом можно будет создавать и другие наноэлектронные и нанофотонные устройства, подытожили исследователи.

О ДНК-оригами

ДНК-оригами химики и физики называют набор методик, позволяющих использовать одиночные нити ДНК для сборки различных сложных трехмерных конструкций, способных двигаться, взаимодействовать с объектами окружающей среды и решать разные практические задачи. Как правило, для сбора этих конструкций используются "стройблоки" из коротких одиночных нитей ДНК, которые способны соединяться друг с другом и другими молекулами только одним заданным способом. Это позволяет соединять их друг с другом подобно кубикам из конструктора и формировать из них прочные произвольные узоры и структуры.