Le mouvement des électrons à travers les fils est ce qui nous permet d’utiliser l’électricité au quotidien. Les nanofils biologiques, fils microscopiques constitués de protéines, ont attiré l'attention des chercheurs pour leur capacité à transporter des électrons sur de longues distances.
Dans une étude publiée dans Small Par le laboratoire Vermaas du laboratoire de recherche végétale MSU-DOE, les chercheurs élargissent notre compréhension des nanofils biologiques grâce à l'utilisation de simulations informatiques.
Martin Kulke, premier auteur de l'étude, accompagné de l'équipe du laboratoire Vermaas, a créé des simulations de cristaux en utilisant les données d'expériences réelles du laboratoire PRL Kramer, où ils ont pointé une source de lumière sur un nanocristal composé de protéines et ont calculé comment des électrons excités rapidement le traversaient. La vraie question était de savoir pourquoi le transfert d'électrons devenait plus lent avec l'augmentation de la température, ce qui accélère généralement les processus à l'échelle nanométrique.
Une idée potentielle était que les distances dont les électrons auraient besoin pour sauter à l'intérieur du nanocristal pourraient augmenter avec la température, ralentissant leur vitesse de déplacement à travers la protéine.
"Nous avons simulé ces nanocristaux de protéines à différentes températures pour tester cette idée", a déclaré Josh Vermaas, chercheur principal de cette étude et professeur adjoint au Département de biochimie et de biologie moléculaire et au PRL. "Ce que nous avons découvert, c'est que les changements de distance en fonction des différentes températures ne sont pas si dramatiques en eux-mêmes."
Lorsque des variables autres que la température ont été manipulées, les chercheurs ont commencé à observer une action intéressante des sauts d'électrons dans le nanofil. Le réseau protéique des nanofils a été rendu plus long, plus court, plus épais et plus fin pour identifier les goulots d'étranglement dans le flux d'électrons à l'intérieur du nanocristal.
"Nous avons découvert que dans les nanofils biologiques, le transport des électrons est basé sur le mouvement des protéines dans le fil", a déclaré Kulke. "En fin de compte, plus vous fabriquez ces nanofils, moins vous transportez d'électrons à travers eux et plus vous les rendez épais, plus vous transportez d'électrons à travers eux."
L'utilisation de nanofils biologiques est spéculative pour le moment, mais comprendre comment ils peuvent être construits pour permettre un flux d'électrons plus important est crucial pour les efforts futurs les utilisant pour connecter les processus biologiques à l'électronique conventionnelle.
Plus d'informations : Martin Kulke et al, Les taux de transport d'électrons à longue portée dépendent des dimensions des fils dans les nanofils cytochromes, Petit (2023). DOI : 10.1002/smll.202304013
Informations sur le journal : Petit
Fourni par l'Université de l'État du Michigan
