Itsejärjestäytyvä DNA-kultananopartikkeli-rakenne yhden elektronin transistorina

Abstract

Tässä tutkielmassa selvitettiin kultananopartikkelien ja itsejärjestäytyvän DNA-järjestelmän soveltuvuutta nanoteknologian komponenttina. Työssä yhdistetään funktionalisoituja kultapartikkeleita jo valmiiksi tutkittuun itsejärjestäytyvään DNA-rakenteeseen työnimeltään BAB. Se muodostuu kolmen TX-tiilen ketjusta, johon suunnittelin kandidaatin tutkinnossani kiinnityskohdat kultapartikkeleille. Yhdistämällä kultapartikkelit ja BAB-rakenne saadaan muodostettua kolmen partikkelin ketju, ja tällä rakenteella pyritään muodostamaan yhden elektronin transistori: Toiminta yhden elektronin transistorina pyrittiin havainnoimaan Coulombin saarron avulla mittaamalla differentiaalista konduktanssia sekä tasavirtakäyttäytymistä huoneenlämpötilasta aina nestemäisen heliumin lämpötilaan asti. Tutkittavat rakenteet eivät johda ilman mitään erillisiä käsittelyjä johtuen liian suuresta aukosta kultapartikkelien välillä. Näytteitä kasvatettiin kemiallisella kultakasvatuksella. Kolmelle näytteelle havaittiin Coulombin saarto huoneenlämpötilassa. Havaittiin myös, että rakenteen läpi menevä virta oskilloi tai hyppii eri johtavuuksien välillä jopa matalilla jännitteillä ja lämpötiloilla johtuen todennäköisesti piioksidi alustan varausten liikkeestä. Nämä taustavaraukset pystyvät muuttamaan SET:n kantajännitettä, jolloin myös näytteen johtavuus muuttuisi. Muita mahdollisia syitä oskillaatiolle ovat resonanssitunneloituminen kultapartikkelien läpi ja kultapartikkelien liike sähkökentän mukana. Kantajännitteen muutos on kuitenkin todennäköisin syy, sillä kultapartikkelien liike havaittiin varmasti vain yhden näytteen kohdalla ja havaitut oskillaatiot ja hypyt riippuivat lämpötilasta, eikä resonanssitunneloitumisen pitäisi riippua lämpötilasta.