轉基因蛋白質將碳納米管轉化為可編程光電器件

熒光蛋白，尤其是綠色熒光蛋白 (GFP)，可以作為光響應元件，將事件傳遞到導電換能器，例如單壁碳納米管 (SWCNT) 和石墨烯。SWCNT 的電導和光學特性使其特別適用于生成活性生物納米雜化物系統，特別是因為它們的固有特性可以通過化學修飾來改變。

在最近的研究中，光學活性蛋白質被用來調節單個 SWCNT 晶體管的電導。由來自英國、俄羅斯和塞爾維亞的科學家組成的研究小組剛剛在《先進功能材料》雜志上發表了研究結果。

研究人員使用基因編碼的疊氮苯 (azF) 化學方法將 GFP 直接光連接到碳納米管晶體管。兩種不同的 GFP 變體在兩個不同的位置(靠近發色團和遠離發色團)具有 azF，用于控制附著位點。

該電子芯片基于具有已知手性的單個碳納米管，以在存在大量熒光蛋白的情況下探索其光電特性。改性碳納米管晶體管中電導率的調制是選擇性的，并且只有當結構用特定波長的光照射時才有可能，該特定波長對應于熒光蛋白中發色團的最大吸收。

Biosense 研究所高級研究員 Ivan Bobrinetsliy 博士說，最令人興奮的結果是“GFP 附著位點決定了碳納米管的調制特性”。

“造成這些不同影響的原因是發色團和碳納米管之間的 GFP 可用的不同電荷轉移途徑，尤其是在黑暗狀態下返回的途徑。”

主要作者之一，Nikita Nekrasov，博士。來自 MIET 的學生說：“這項研究證明了生物分子由于 [它們] 相對位置的變化而能夠操縱碳納米管的電子特性的基本發現。與碳納米管的生物光電界面有望用于制造用于構建‘綠色’光子集成電路的節能光電晶體管。”

這些結果為新型分子光電子學、生物傳感器和光伏元件的發展鋪平了道路。使用具有各種基因編碼蛋白質的碳納米管晶體管的多陣列使得設計全光譜微型光電元件成為可能。

除了設計單分子電子和光子器件外，使用光學方法對碳納米管進行改性具有高度可擴展性，可以成為可生物降解和環保太陽能電池和光子集成電路光電存儲器生產的基礎。