DNA nanobioelectronics

Abstract

ABSTRACT:The main lines of the development of DNA nanobioelectronics are reviewed. Results of recent experiments on charge transfer in DNA and conducting properties of DNA fragments are presented. Basic theoretical approaches to the description of charge transfer in DNA and conducting properties of DNA are given. Various DNA-based electronic devices, such as electronic nanobiochip, electronic memory, and logical elements are considered. Perspectives of DNA-based nanoelectronics are discussed.

On the Possibility of Superfast Charge Transfer in DNA

“…Актуальность выяснения механизма переноса обусловлена не только общебиологической значимостью этого вопроса, поскольку этот вопрос ассоциируется с разрушительными, мутационными и восстановительными процессами в ДНК [2][3][4][5]. В настоящее время ДНК рассматривается в качестве основы для создания элементов схемотехники нанобиоэлектронных устройств [6,7]. В отсутствие растворителя, в сухих условиях, характерных для предлагаемых нанобиоэлектронных устройств, возможные механизмы переноса заряда включают: поляронный или солитонный транспорт [8][9][10], прыжковый механизм [11,12], зонный электронный или дырочный [13,14], комбинированный прыжково-суперобменный механизм [15].…”

“…Подвижность дырки в этом случае может достигать больших значений [6]. Этот случай представляет большой интерес для создания электронных устройств на основе ДНК.…”

On the Thermodynamic Equilibrium Distribution of a Charge in a Homogeneous Chain with a Defect

“…Today, there is a huge amount of modeling results, which demonstrate solitory waves moving along an unperturbed chain. On the temperature dependent polaron propagation, numerous computational experiments and theoretical investigations [5][6][7][8] allow one to conclude that a polaron disappears at a temperature lower then its binding energy.…”

Local piezoresponse and polarization switching in nucleobase thymine microcrystals

“…[5][6][7] These studies can be helpful not only for understanding the role of hydrogen bonds in the formation of self-assembled or organized structures, but also for the practical applications in microelectronics and micromechanics. [8][9][10][11][12][13][14] For example, the unique electronic properties of deoxyribonucleic acid have allowed DNA to be used as an electron blocking layer in organic light-emitting devices (OLED) and organic photovoltaic cells and as gates in thin-film transistors. 15 Extensive debates regarding charge transport in DNA, which is basically due to the overlap of delocalized p states, are ongoing.…”