הישג פורץ דרך: חוקרים יצרו דיודה שגודלה מולקולה אחת

בזכות שיתוף פעולה ישראלי-אמריקאי, חוקרים מישראל ומארה"ב הצליחו ליצור ולאפיין את הדיודה הקטנה ביותר בעולם – שגודלה מולקולה אחת!

 

דיודה הינה רכיב אלקטרוני המוליך זרם חשמלי בכיוון אחד אבל מונע מעבר זרם בכיוון השני. הדיודה היא רכיב מרכזי בהתקנים אלקטרוניים המוכרים לכולנו משימוש יומיומי כגון פלאפון, מחשב ולמעשה כל מכשיר חשמלי. מדובר בשיתוף פעולה בין פרופ' בינג-שיאן שו מאוניברסיטת ג'ורג'יה בארה"ב וד"ר יונתן דובי מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

 

"יצירת ואפיון הדיודה הקטנה בעולם היא אבן דרך משמעותית בפיתוח מכשירים אלקטרונים מולקולריים", מסביר ד"ר דובי, "זה מאפשר לנו להגיע לתובנות חדשות במנגנון ההולכה האלקטרונית".

 

בקבוצת המחקר של פרופ' שו לקחו מולקולת DNA  בודדת, הבנויה מ-11 בסיסים, וחיברו אותה למעגל חשמלי (גודלה של המולקולה ננו-מטרים בודדים). במדידת הזרם דרך המולקולה הם ראו כי המולקולה עצמה אינה מראה התנהגות מיוחדת, אולם כשהם הכניסו לתוך ה-DNA מולקולה בשם coralyne, ההתנהגות השתנתה באופן דרסטי – כעת הזרם במתח שלילי היה גדול פי 15 מהזרם במתח חיובי, התנהגות הכרחית לדיודה, ומכאן הסיקו כי לפניהם דיודה שמורכבת ממולקולת DNA בודדת בלבד.

 

על מנת להבין את מקור ההתנהגות הזו, ד"ר יונתן דובי והסטודנטית אלינור זרח-הרוש השתמשו בתוצאות הניסוי על מנת לבנות מודל תיאורטי של מולקולת ה-DNA  בתוך המעגל החשמלי. המודל זיהה את מקור ההתנהגות הלא-אופיינית, כנובע משבירת סימטריה מרחבית בתוך ה-DNA לאחר הכנסת ה-coralyne.

 

תוצאות המחקר, שפורסמו אתמול (יום שני, ה- ה-.04.04.2016) ב-Nature Chemistry, מהוות אבן-דרך בבניית התקנים אלקטרוניים מולקולריים, ושופכות אור על מנגנון ההולכה האלקטרונית ב-DNA. המחקר הדגים לראשונה את העובדה שניתן לייצר רכיבים אלקטרוניים ממולקולת DNA  בודדת. הדבר עשוי להביא להתפתחות רבה בבניית התקנים מולקולרים זעירים בגודל של ננומטרים בודדים (לעומת הרכיבים הזעירים ביותר כיום שגודלם פי 1000).

 

שני צוותי המחקר ממשיכים בשיתוף הפעולה, במטרה לייצר התקנים מולקולריים נוספים ולשפר את הביצועים של הדיודה המולקולרית.