Для этого химики Райан Чиечи и Ксинкай Цю из Университета штата Северная Каролина использовали два разных типа фуллеренов (молекулярных замкнутых многогранников из углерода). Эти клетки были помещены на золотые подложки и опущены в раствор первой фотосистемы хлоропластов. Различные фуллерены побуждали белки первой фотосистемы к самосборке на поверхности в определенных формах, создавая диоды и резисторы. Сверху для завершения схемы были напечатаны контакты из жидкометаллической эвтектики галлий-индий.
«Там, где нужны резисторы, мы наносили один тип фуллерена на электроды, на которых самостоятельно собирается первая фотосистема, а там, где нужны диоды, мы наносили другой тип. Ориентированные белки фотосистемы I выпрямляют ток — то есть, электроны движутся только в одном направлении», — рассказывает Чиечи.
Исследователи соединили белковые структуры с искусственными электродами и создали простые логические схемы, которые использовали туннелирование электронов для модуляции тока. Эти белки рассеивают волновую функцию электронов, опосредуя туннелирование способами, которые до сих пор до конца не изучены. Несмотря на толщину 10 нм, эта схема работала на квантовом уровне, функционируя в туннельном режиме. А поскольку исследователи использовали группу молекул, а не отдельные молекулы, структура была стабильна — настолько, что можно печатать электроды поверх схем на основе белков. В перспективе это позволит создавать электронные устройства, которые улучшат, заменят или расширят функциональность классических полупроводников.