De drie goudkorreltje gekoppeld aan een circuit met hulp van een DNA-structuur (afb: Nano Letters)

Finse onderzoekers hebben DNA gebruikt als een soort sjabloon voor het maken van een elektrische schakeling met drie minuscule goudkorreltjes. Die vormen tezamen een een-elektrontransistor. Doel van de onderzoekers was de kleinst mogelijk elektonische componenten te maken, die ook bij kamertemperatuur zijn te gebruiken.

De aard van de elektrische geleidbaarheid in materialen kan op nanoschaal heel anders zijn dan op macroschaal. Op die macroschaal zijn er in geleiders talloze vrij rondzwervende elektronen en dan is welk effect van een enkele elektron verwaarloosbaar.
Op nanoschaal wordt dat een heel ander verhaal. Daar kan een enkel elektron er voor zorgen dat het materiaal niet meer geleidt. Het toevoegen van elektronen in dit soort omstandigheden gebeurt via tunneling, een kwantummechanisch effect waarbij het elektron zich als het ware door een energieberg boort. Bij dit Finse onderzoek tunnelden de elektronen van de elektrode naar het eerste nanodeeltje van goud naar het volgende en verder, ondanks de ‘kloven’ tussen die drie nanodeeltjes.
“Dergelijke eenelektroncomponenten worden al twee decennia gemaakt met conventionele micro- en nanotechnieken in de ordegrootte van enkele tientallen nanometers (eenmiljoenste millimeter)”, zegt onderzoeker Jussi Toppari van de universiteit van Jyväskylä. “Het probleem daarvan is dat die alleen bij zeer lage temperaturen werken. Wij willen dat die elektronische nanocomponenten bij kamertemperatuur werken. Dat is met de conventionele productietechniek bijna onmogelijk, dus zochten we nieuwe wegen.”

Kamertemperatuur

Moderne nanotechnologie heeft de middelen om metallische nanodeeltjes te maken van een paar nanometer. Die nanocomponenten zouden ook bij kamertemperatuur te gebruiken zijn. “Na het maken van de nanodeeltjes komen die in een waterige oplossing terecht”, legt medeonderzoeker Kosti Tapio uit. “Daar moeten ze in de juiste vorm ‘gegoten’ worden en gekoppeld aan een elektronisch circuit. Het vermogen tot zelfassemblage van DNA en de mogelijkheid van dat molecuul om zich met nanodeeltjes te verbinden bieden de middelen daartoe.”
De goudkorreltjes worden in de waterige oplossing direct aan het DNA gekoppeld, dat een bepaalde structuur heeft dienstig voor het maken van het beoogde component. Metingen wezen uit dat de DNA-methode om die uiterst kleine transistoren te bouwen (kleiner kan niet) elektronische componenten opleverde die bij kamertemperatuur zijn te gebruiken. Proef dus geslaagd. Het zal nog wel even duren voor die eenelektrontransistoren in de fabriek terechtkomen en, uiteindelijk, in onze computers.

Bron: Science Daily