转基因蛋白质将碳纳米管转化为可编程光电器件

荧光蛋白，尤其是绿色荧光蛋白 (GFP)，可以作为光响应元件，将事件传递到导电换能器，例如单壁碳纳米管 (SWCNT) 和石墨烯。SWCNT 的电导和光学特性使其特别适用于生成活性生物纳米杂化物系统，特别是因为它们的固有特性可以通过化学修饰来改变。

在最近的研究中，光学活性蛋白质被用来调节单个 SWCNT 晶体管的电导。由来自英国、俄罗斯和塞尔维亚的科学家组成的研究小组刚刚在《先进功能材料》杂志上发表了研究结果。

研究人员使用基因编码的叠氮苯 (azF) 化学方法将 GFP 直接光连接到碳纳米管晶体管。两种不同的 GFP 变体在两个不同的位置(靠近发色团和远离发色团)具有 azF，用于控制附着位点。

该电子芯片基于具有已知手性的单个碳纳米管，以在存在大量荧光蛋白的情况下探索其光电特性。改性碳纳米管晶体管中电导率的调制是选择性的，并且只有当结构用特定波长的光照射时才有可能，该特定波长对应于荧光蛋白中发色团的最大吸收。

Biosense 研究所高级研究员 Ivan Bobrinetsliy 博士说，最令人兴奋的结果是“GFP 附着位点决定了碳纳米管的调制特性”。

“造成这些不同影响的原因是发色团和碳纳米管之间的 GFP 可用的不同电荷转移途径，尤其是在黑暗状态下返回的途径。”

主要作者之一，Nikita Nekrasov，博士。来自 MIET 的学生说：“这项研究证明了生物分子由于 [它们] 相对位置的变化而能够操纵碳纳米管的电子特性的基本发现。与碳纳米管的生物光电界面有望用于制造用于构建‘绿色’光子集成电路的节能光电晶体管。”

这些结果为新型分子光电子学、生物传感器和光伏元件的发展铺平了道路。使用具有各种基因编码蛋白质的碳纳米管晶体管的多阵列使得设计全光谱微型光电元件成为可能。

除了设计单分子电子和光子器件外，使用光学方法对碳纳米管进行改性具有高度可扩展性，可以成为可生物降解和环保太阳能电池和光子集成电路光电存储器生产的基础。