Investigadores rusos y sus colaboradores internacionales han desarrollado una fotocélula bioelectrónica totalmente funcional que utiliza una molécula de proteína fluorescente unida a un nanotubo de carbono. Cuando se expone a la luz, el sistema puede cambiar sus propiedades electrónicas, actuando como un faro o como una celda de memoria, dependiendo de cómo se una la proteína al tubo. Los hallazgos del equipo abren la puerta a nuevos elementos electrónicos ecológicos, dispositivos de almacenamiento y células solares. La investigación apoyada por la Russian Science Foundation (RSF). conceder era publicado en el diarioMateriales funcionales avanzados.

Investigadores rusos y sus colaboradores internacionales han desarrollado una fotocélula bioelectrónica totalmente funcional que utiliza una molécula de proteína fluorescente unida a un nanotubo de carbono. Cuando se expone a la luz, el sistema puede cambiar sus propiedades electrónicas, actuando como un faro o como una celda de memoria, dependiendo de cómo se una la proteína al tubo. Los hallazgos del equipo abren la puerta a nuevos elementos electrónicos ecológicos, dispositivos de almacenamiento y células solares. La investigación apoyada por la Russian Science Foundation (RSF). conceder era publicado en el diarioMateriales funcionales avanzados.

Los dispositivos optoelectrónicos, que pueden almacenar y transmitir información respondiendo a diferentes longitudes de onda de la luz, son el núcleo de los láseres, los diodos emisores de luz (LED) y algunos dispositivos de almacenamiento. Los sistemas híbridos que contienen elementos electrónicos y biomoléculas como las proteínas son de particular interés. Gracias a su bajo costo, compatibilidad ambiental y buen rendimiento óptico, los sistemas híbridos pueden usarse como componentes en electrónica molecular, LED, láseres avanzados y transistores ópticos.

Investigadores del Instituto de Tecnología Electrónica de Moscú (MIET), el Instituto de Física Lebedev de RAS y el Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo (Skoltech) en Moscú y sus colegas del Reino Unido, Finlandia y Serbia modificaron nanotubos de carbono con la proteína verde fluorescente ( GFP).

«En la configuración estudiada, un nanotubo de carbono de pared simple (SWCNT) actúa como conductor activo y portador de una molécula de proteína, mientras que el grupo fenilazida proporciona un enlace cruzado covalente para compartir la carga entre los componentes del dispositivo». El profesor de Skoltech Albert Nasibulin, director del Laboratorio de Nanomateriales, explica.

Al investigar la estructura de los compuestos resultantes, el equipo descubrió que la proteína puede ayudar a controlar el tipo de futuro dispositivo optoelectrónico. Debido a que el sistema puede intercambiar energía y portadores de carga con el medio ambiente, los autores aprovecharon esta capacidad para construir nuevos nanodispositivos.

«Los nanotubos de carbono son indispensables para las estructuras de sensores biomiméticos, ya que ayudan a registrar incluso los cambios más pequeños en la estructura y la carga de las biomoléculas individuales a las que están conectados.” comenta Nikita Nekrasov, posgraduada del MIET.

Los nanotubos de carbono tienen muchos electrones libres que pueden viajar a través del puente de fenilazida hacia la GFP y viceversa. Los investigadores probaron diferentes opciones de montaje de GFP, colocando el barril en posición vertical o de lado para ver cómo se comportaría la fotocélula. Descubrieron que cuando la proteína se unía al tubo de lado con su lado hidrofóbico, todo el sistema se comportaba como un foco, controlando la conductividad del tubo. Encender y apagar la luz de excitación da como resultado un intenso intercambio de electrones entre el nanotubo y la proteína. Sin embargo, cuando el fondo de almacenamiento de agua de la proteína se unió al tubo, la carga quedó atrapada entre el nanotubo y la proteína, lo que permitió que el dispositivo almacenara información durante decenas de minutos. Al mismo tiempo, el elemento permaneció estable durante mucho tiempo gracias a la cubierta proteica protectora.

«Nuestros resultados ayudarán a desarrollar dispositivos de transmisión y almacenamiento de información potentes y compactos impulsados ​​por luz. Además, ambas partes de nuestros elementos son biodegradables y, por lo tanto, se pueden utilizar para fabricar células solares respetuosas con el medio ambiente.” señala Ivan Bobrinetsky, Doctor en Ciencias de la Ingeniería, líder del proyecto de subvención RSF e investigador principal en MIET.


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