Российские учёные разработали компонент для электроники нового типа — молекулярных устройств. Он представляет собой нанотрубку из углерода, к которой присоединены органические молекулы красного флуоресцентного белка. Такие белки способны выпускать электроны под воздействием света. Авторы работы выяснили, что инновационная конструкция по-разному реагирует на световые волны разной длины, меняя свою проводимость. По мнению специалистов, благодаря этому свойству компонента молекулярные устройства смогут обрабатывать большие объёмы информации быстрее, чем уже существующие аналоги.
Российские учёные из Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники», Сколковского института науки и технологий и Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН создали материал на основе углеродной нанотрубки и флуоресцентного белка, который может стать основой для светочувствительной молекулярной электроники. Такие устройства смогут обрабатывать большие объёмы информации быстрее, чем уже существующие электронные аналоги. Об этом RT сообщили в пресс-службе Российского научного фонда. Результаты исследования, поддержанного фондом, опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.
В разрабатываемых сегодня оптоэлектронных устройствах движением электронов управляют световые импульсы. За счёт этого может производиться обработка и запись информации. Устройства, созданные по такому принципу, будут превосходить по скорости и производительности традиционные компьютеры, а также позволят повысить эффективность работы бытовой, промышленной и медицинской электроники и усовершенствовать системы беспроводной связи.
Инновационный компонент, разработанный авторами исследования, объединяет в себе органический материал — молекулы красного флуоресцентного белка — и нанотрубку из классического полупроводника — углерода. Флуоресцентный белок был выбран из-за способности его молекул под действием света генерировать электроны, которые и вызывают собственное свечение белка в другом диапазоне длин волн. Однако если белок соединить с проводящей нанотрубкой, то возбуждённые электроны из белка могут внести вклад в электрический ток в углеродных нанотрубках.
Учёные определили, как полученное устройство реагирует на световые волны разной длины. Эксперименты показали, что освещение системы всеми спектрами, кроме жёлтого и фиолетового, приводит к резкому увеличению тока в углеродной нанотрубке и улучшению её проводящих свойств.
И напротив, жёлтый и фиолетовый спектры спровоцировали плавное снижение электрического тока в устройстве. Соответственно, проводимость (фотоотклик) элемента в этом диапазоне длин волн оказалась отрицательной.
Опыты показали, что элемент воспринимает свет разных длин волн по-разному. Это можно использовать в управляемых светом устройствах для передачи и хранения информации.
«На данный момент системы, состоящие как из электронных элементов, так и из биологических объектов (таких как флуоресцентные белки), с точки зрения экологичности и низкой цены представляют особый интерес. Поэтому нашу разработку можно будет использовать для устройств молекулярной электроники, светоизлучающих диодов и оптических транзисторов. Преимущество инженерных белков заключается в возможности генетически запрограммировать их на чувствительность к конкретной длине волны в диапазоне видимого спектра», — пояснил RT доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института интегральной электроники имени академика К.А. Валиева Национального исследовательского университета «МИЭТ» Иван Бобринецкий.