มีบทบาทสำคัญในชีววิทยาในฐานะผู้ให้บริการข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ นักฟิสิกส์และนักเคมีเริ่มสนใจคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของ “โมเลกุลแห่งชีวิต” มากขึ้นเรื่อยๆ ตามที่บางคนกล่าวว่า DNA เป็นสายโมเลกุลที่สามารถนำพาหะได้โดยแทบไม่มีความต้านทาน อย่างไรก็ตาม คนอื่นๆ พบว่า DNA ทำหน้าที่เป็นฉนวน การทดลองกำลังเริ่มให้เบาะแสแรก
เกี่ยวกับ
กลไกที่รองรับการขนส่งประจุใน DNA แม้จะมีการถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อน แต่ประเด็นนี้ยังห่างไกลจากเรื่องใหม่ ไม่นานหลังจากที่ ค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ ในปี 1953 เป็นคนแรกที่แนะนำว่า DNA สามารถใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ ฟิลด์นี้เพิ่งได้รับการฟื้นฟูด้วยการถือกำเนิดของการวัดโมเลกุล DNA เดี่ยว
โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยกลุ่ม ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย และเพื่อนร่วมงานได้ทำการวัดการเรืองแสงที่เกิดจากโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นและพบว่ามันไม่ปล่อยแสงอีกต่อไปเมื่อจับกับโมเลกุล DNA ผลลัพธ์ของพวกเขาชี้ให้เห็นว่า “การดับการเรืองแสง” นี้เกิดจากประจุของโมเลกุลผู้บริจาคที่ตื่นเต้น
รั่วไหลไปตามความยาวของ DNA ไปยังโมเลกุลตัวรับที่อยู่ใกล้เคียง กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกเขาเสนอว่า เป็นสายโมเลกุลที่นำไฟฟ้า หลังจากการโต้เถียงกันมากในช่วงแรก นักเคมีที่ทำงานเกี่ยวกับปัญหาของการนำไฟฟ้าของ DNA กำลังเคลื่อนตัวไปสู่มุมมองที่เป็นเอกฉันท์ ดังภาพประกอบจากชื่อบทความ
ในข่าวเคมีและวิศวกรรมที่พัฒนามาจาก “DNA: ฉนวนหรือลวด” ในปี พ.ศ. 2540 เป็น “การเคลื่อนย้ายประจุของ DNA: ไม่มีปัญหาอีกต่อไป” ในปี พ.ศ. 2544 ปัจจุบันดูเหมือนว่าประจุพาหะสามารถกระโดดไปตาม DNA ในระยะทางอย่างน้อยสองสามนาโนเมตร อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ในหมู่นักฟิสิกส์
ที่กำลังวัดการขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ผ่านโมเลกุลดีเอ็นเอในระยะทางที่ไกลกว่านั้นไม่ชัดเจนมากนัก
การย้ายอิเล็กตรอนจากไซต์หนึ่งไปอีกไซต์หนึ่ง กระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอน การเคลื่อนที่ของประจุจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง หรือจากปลายด้านหนึ่งของโครงสร้างโมเลกุลที่กำหนด
ไปยังอีก
โมเลกุลหนึ่ง เป็นหนึ่งในพื้นฐานที่สำคัญที่สุดในวิชาเคมีและวัสดุศาสตร์ ปฏิกิริยาดังกล่าวมีความสำคัญในกระบวนการต่างๆ ตั้งแต่การกัดกร่อนไปจนถึงการสังเคราะห์ด้วยแสง การตรวจสอบปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสมัยใหม่เริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1950 ด้วยการวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยกลุ่ม
ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและหน่วยงานอื่นๆ ในขณะเดียวกัน ได้เริ่มพัฒนาแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่ออธิบายกระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอน วิธีการของพวกเขารวมแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับจลนพลศาสตร์เคมีเข้ากับข้อมูลเชิงลึกเฉพาะว่าการเคลื่อนที่ภายในของโมเลกุลสามารถอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่
ทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างไซต์ได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาโมเลกุลขยายที่มีกลุ่มผู้ให้ที่ปลายด้านหนึ่งและตัวรับที่ปลายอีกด้านหนึ่ง การศึกษาเชิงทดลองและทฤษฎีอย่างกว้างขวางแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนภายในโมเลกุลเดี่ยวสามารถเกิดขึ้นได้จากสองกลไกหลัก
ขั้นตอนแรกประกอบด้วยกระบวนการอุโมงค์อิเล็กตรอนแบบขั้นตอนเดียวจากผู้บริจาคไปยังผู้รับ กล่าวกันว่ากระบวนการนี้ “สอดคล้องกัน” ในแง่ที่ว่าอิเล็กตรอนไม่ได้แลกเปลี่ยนพลังงานใดๆ กับโมเลกุลในระหว่างการถ่ายโอน และอิเล็กตรอนจะไม่ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น อัตราของปฏิกิริยาดังกล่าว
จะลดลง
อย่างทวีคูณตามระยะห่างระหว่างผู้บริจาคและผู้รับ ดังนั้น สำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในระยะทางไกลมาก เราคาดว่าอัตราที่สอดคล้องกันนี้จะไม่มีนัยสำคัญในช่วงเวลาที่เหมาะสมใดๆ กลไกที่เป็นไปได้ประการที่สองสำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนทางไกลโดยทั่วไปเรียกว่า
“การกระโดดด้วยความร้อน” ในกระบวนการที่ไม่ต่อเนื่องกันนี้ อิเล็กตรอนจะอยู่ในโมเลกุลและแลกเปลี่ยนพลังงานกับมัน การถ่ายโอนอิเล็กตรอนดำเนินการหลายขั้นตอนจากผู้บริจาคไปยังผู้รับ กระบวนการกระโดดดังกล่าวสามารถถ่ายโอนประจุในระยะทางที่ไกลกว่ากระบวนการขุดอุโมงค์
ที่เชื่อมโยงกัน และการเคลื่อนไหวนี้อาจถูกพิจารณาว่าเป็นการแพร่กระจาย การถ่ายโอนอิเล็กตรอนภายในโมเลกุล DNA สั้น ๆโครงสร้างเกลียวคู่อันโด่งดังที่วัตสันและคริกค้นพบประกอบด้วยดีเอ็นเอสองเส้นที่พันรอบกันและกัน (รูปที่ 1) แต่ละเส้นมีแกนโพลีเมอร์ยาวที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลน้ำตาล
และกลุ่มฟอสเฟตที่ซ้ำกัน น้ำตาลแต่ละกลุ่มติดอยู่กับหนึ่งในสี่ “เบส” เบสทั้งสี่เหล่านี้ กวานีน (G), ไซโตซีน (C), อะดีนีน (A) และไทมีน (T) ก่อตัวเป็นตัวอักษรทางพันธุกรรมของ DNA และลำดับหรือ “ลำดับ” ของพวกมันตามโมเลกุลถือเป็นรหัสพันธุกรรม ใน DNA แบบเกลียวคู่ พันธะไฮโดรเจน
ระหว่างเบสจะจับคู่ทั้งสองสายเข้าด้วยกัน พันธะเคมีเป็นแบบที่เบส A จะจับคู่กับเบส T เท่านั้น ในขณะที่ G จะจับคู่กับ C เสมอ คู่เบสจะดูเหมือนขั้นบันไดวน เนื่องจากกลุ่มฟอสเฟตบนกระดูกสันหลังมีประจุลบ DNA จึงมักถูกล้อมรอบด้วย “เคาน์เตอร์” ที่เป็นบวก โครงสร้าง DNA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายโอน
อิเล็กตรอนเนื่องจากออร์บิทัลของอิเล็กตรอนบางส่วนที่อยู่ในเบสนั้นทับซ้อนกันค่อนข้างดีตามแกนยาวของ DNA การโต้ตอบแบบซ้อนที่เรียกว่าเหล่านี้ยังรองรับตัวนำโมเลกุลหนึ่งมิติหลายตัว รวมถึงตัวนำอินทรีย์ที่มีการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุด การวัดการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ในช่วงแรกๆ
ได้ดำเนินการด้วยเทคนิคต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง และเพื่อนร่วมงาน โดยใช้การนำคลื่นไมโครเวฟ แต่ความสนใจอย่างเข้มข้นในการถ่ายโอนประจุใน DNA เริ่มต้นขึ้นจากงานสำคัญโดยกลุ่มแห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กและผู้ร่วมงาน กลุ่มเหล่านี้รายงานการพึ่งพาระยะทางที่น่าสนใจ
แนะนำ 666slotclub / hob66
