L'ADN, qui n'a pas encore pu être utilisé de manière utile, pourrait être l'épine dorsale des circuits électroniques moléculaires. Et, à cette fin, les scientifiques étudient sa structure et testent des modifications. L'objectif étant de trouver des caractéristiques électriques non linéaires et des comportements de commutation utiles.
À l'Institut de technologie de Tokyo, une équipe a connecté un court brin d'ADN d'une manière inhabituelle. Elle a découvert une conductivité, une caractéristique non linéaire et une nature autoréparatrice. À noter qu'un court brin d'ADN fait 90 nucléotides de long, appelé « 90-mer » (comme un polymère).
L'expérience implique un microscope à effet tunnel (STM) avec une pointe de sonde en or, un substrat en or et le brin d'ADN.
Selon l'université, la façon habituelle d'observer ces brins est d'en attraper un dans le sens de la longueur entre la pointe de la sonde du microscope et le substrat. Ce qui révèle que la résistance augmente avec la longueur jusqu'à ce que l'on ne puisse plus rien mesurer.
Ils ont rendu une extrémité du brin « collante ». Pour ce faire, ils ont lié séparément des atomes de soufre à chacun des brins simples. Des brins qui constituent l'hélice double brin de l'ADN 90-mer.
Comme le soufre se lie à l'or, les 90-mères à pointe de soufre ont collé au substrat par une extrémité.
L'ADN présente une conductivité élevée
En approchant la pointe STM en or de l'ADN fixé, ils ont parfois pu saisir l'extrémité d'un seul des brins simples du 90-mer. Laissant ainsi l'autre brin simple collé au substrat. Les chercheurs ont ainsi pu mesurer pour la première fois les caractéristiques électriques d'un brin d'ADN de longueur moyenne.
On constate ainsi une conductivité élevée due aux électrons π délocalisés. Des électrons qui se déplacent librement autour de la molécule, selon les chercheurs.
En éloignant la sonde du substrat, ils ont constaté un coude dans la courbe distance-conductivité.
« Le plateau unique et la décroissance de la conductance qui s'ensuit dans les traces indiquent que ces plateaux sont attribués à la jonction monomoléculaire qui contient l'ADN », indique l'équipe.
C'est ce phénomène et la conductivité élevée qui ont conduit à une conclusion. Selon es chercheurs, il s'agit de connaissances utiles à exploiter par les futurs concepteurs de circuits ADN.
Les expériences ont également révélé que le brin d'ADN se défaisait si les extrémités étaient tirées. Puis il se reconnectait spontanément sans dommage résiduel lorsque la sonde redescendait. Le 90-mer présentait des caractéristiques étranges lorsque cela se produisait, décrites dans l'article de Nature ainsi qu'un mécanisme possible.
Enfin, si un type de demi-brin d'ADN recouvre le substrat, de l'ADN 90-mer se formait spontanément lorsque la sonde était rapprochée du substrat. De même si l'on dépose les demi-brins partenaires sur la pointe de la sonde.
Ces deux dernières caractéristiques suggèrent un auto-assemblage robuste si les futurs circuits en ont besoin.
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