Управление светом. Ученые создают устройство на основе нанотрубок и белков

Российские ученые разработали уникальное устройство на основе углеродных нанотрубок и флуоресцентного белка, которое под воздействием света может изменять свою проводимость. Новый компонент молекулярной электроники способен эффективно переключаться между состояниями проводимости и изоляции под действием света различных длин волн, что открывает возможности для создания молекулярных систем с высокой скоростью передачи данных.

Оптоэлектронные системы, в которых движение зарядов управляется светом, становятся перспективным решением для ускорения процессов передачи и обработки информации. Такие системы могут стать основой для быстрой бытовой, медицинской и промышленной электроники, а также для улучшения беспроводной связи. Разработка новых оптоэлектронных материалов востребована, и в этом направлении российские исследователи из МИЭТ, Сколтеха и Института биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова добились значительного успеха. Они создали нанокомпонент, состоящий из углеродной нанотрубки и белка, способного реагировать на определённые длины волн света, что позволяет управлять проводимостью устройства с высокой точностью.

"Системы, состоящие как из электронных элементов, так и биологических объектов, таких как флуоресцентные белки, представляют особый интерес благодаря экологичности и низкой цене. Нашу разработку можно будет использовать в молекулярной электронике и оптических транзисторах, где световые сигналы ускорят вычисления,"

– Иван Бобринецкий, доктор технических наук, профессор МИЭТ

Исследования показали, что под светом разных спектров наноустройство демонстрирует различное поведение: при освещении фиолетовым (390 нм) и жёлтым (590 нм) светом его проводимость снижается, тогда как на другие длины волн устройство реагирует усилением проводимости. Это связано с уникальными свойствами флуоресцентного белка, который преобразует свет в электрический сигнал и, таким образом, контролирует интенсивность тока.

Перспективы применения таких систем обширны: биологические белки могут быть генетически настроены на чувствительность к конкретным длинам волн, что позволит разрабатывать устройства для молекулярной электроники и даже светоизлучающие диоды с высокой точностью. Уникальное поведение белка и нанотрубки, которые по-разному реагируют на свет, может привести к ускорению вычислительных процессов, так как система сможет параллельно обрабатывать данные на разных длинах волн.

Источник: пресс-служба Российского научного фонда