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DNA-Based Molecular Nanowires

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Nanoelettronica basata sul DNA

Il progresso senza precedenti del settore dell'elettronica negli ultimi anni è basato sulla realizzazione di dispositivi di dimensioni limitate e circuiti integrati a densità sempre maggiore, che consentono la costruzione di calcolatori sempre più potenti. La crescita futura, tuttavia, è limitata dalle limitazioni intrinseche della tecnologia convenzionale.

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Il progetto DNA BASED NANOWIRES, che coinvolge un consorzio internazionale di sette enti universitari e centri di ricerca, è stato istituito nell'ambito del Quinto programma quadro per la ricerca di alternative alla microelettronica basata sul silicio. Il DNA e i suoi derivati consentono l'addensamento di una quantità enorme di informazioni, ma soprattutto rendono possibili processi di sintetizzazione e manipolazione estremamente precisi. Lo scopo finale dei partner del progetto, guidati dall'università di Tel Aviv, è stato lo sviluppo di nanocavi conduttori basati sul DNA per dispositivi nanoelettronici. Il DNA in sé probabilmente non è un buon conduttore, e un cavo molecolare è caratterizzato da una limitata capacità di trasporto di carica elettrica. Le proprietà di conduttività desiderate, tuttavia, possono essere offerte da strutture basate sul DNA, ad esempio il G4-DNA. Il G4-DNA è una molecola di DNA estremamente stabile, costituita da un'organizzazione planare consecutiva di quattro basi di guanina (dG) collegate con filamenti poli-dG e stabilizzate con ioni metallici. I gruppi di ricerca teorica e sperimentale con l'università di Tel Aviv sono riusciti a produrre un nuovo nanocavo in G4-DNA che ha mostrato una conduttività promettente, conservando caratteristiche strutturali specifiche e riconoscimento. Con il metodo proposto per la sintesi di una doppia elica complessa uno-a-uno di due spezzoni di poli(dG) (polideossiguanilato) e poli(dC) (polideossicitidilato), è stato ottenuto un polimero uniforme con un elevato contenuto di guanina. La guanina, che tra le basi del DNA presenta il potenziale di ionizzazione inferiore, ha favorito il trasporto della carica elettrica, rendendo il polimero un candidato interessante per l'impiego nel settore della nanoelettronica. È stata pubblicata una descrizione dettagliata della sintesi enzimatica delle molecole poli(dG) - poli(dC) di qualità controllabile, con intervalli di lunghezza compresi tra le centinaia di nanometri e il singolo nanometro. L'articolo, pubblicato nella rivista scientifica ´Nucleic Acids Research', è disponibile gratuitamente.

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