En el ADN, los científicos encuentran la solución para construir un superconductor que podría transformar la tecnología

Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia y sus colegas han utilizado el ADN para superar una barrera casi infranqueable para la ingeniería de materiales que revolucionará la electrónica.

Un posible resultado de tales materiales de ingeniería podrían ser los superconductores que tienen una resistencia eléctrica cero, lo que permite que los electrones fluyan sin obstáculos. Eso significa que no pierden energía ni generan calor, a diferencia de los medios actuales de transmisión eléctrica. Desarrollo de un superconductor que puede usarse ampliamente a temperatura ambiente en lugar de temperaturas extremadamente altas temperaturas bajascomo ahora es posible, podría conducir a computadoras hiperrápidas, dispositivos electrónicos más pequeños, permitir trenes de alta velocidad flotan sobre imanes y reducen el uso de energía, entre otros beneficios.

Uno de estos superconductores fue propuesto por primera vez hace más de 50 años por el físico de Stanford William A. a poco. Los científicos pasaron décadas tratando de hacer que funcionara, pero incluso después de confirmar la viabilidad de su idea, se encontraron con un desafío que parecía imposible. Hasta ahora.

Edward Egelman, Ph.D., Departamento de Bioquímica y Genética Molecular de la UVA, es un líder en el campo criogénico.microscopio electrónico (cryo-EM), y él y Leticia Beltran, una estudiante de posgrado en su laboratorio, utilizaron imágenes crio-EM para este proyecto aparentemente imposible. «Esto demuestra», dijo, «que la técnica crio-EM tiene un gran potencial en la investigación de materiales».

Ingeniería a nivel atómico

Una forma posible de realizar la idea de Little de un superconductor es modificar redes de nanotubos de carbono, cilindros huecos de carbono tan pequeños que deben medirse en nanómetros, mil millonésimas de metro. Pero había un gran desafío: controlar reacciones químicas a lo largo de los nanotubos para que la jaula se pueda ensamblar con la precisión necesaria y funcione según lo previsto.

Egelman y sus asociados encontraron la respuesta en los componentes básicos de la vida. tomaron ADN material genético que le dice a las células vivas cómo actuar, y lo usó para impulsar una reacción química que superaría la gran barrera del superconductor de Little. En resumen, utilizaron la química para realizar una ingeniería estructural asombrosamente precisa: construcción a nivel de moléculas individuales. El resultado fue una red de nanotubos de carbono ensamblados según las necesidades del superconductor a temperatura ambiente de Little.

«Este trabajo muestra que la modificación de los nanotubos de carbono ordenados se puede lograr aprovechando el control de la secuencia de ADN sobre el espacio entre los sitios de reacción adyacentes», dijo Egelman.

Aún no se ha probado la superconductividad de la jaula que construyeron, pero es una prueba de principio y tiene un gran potencial para el futuro, dicen los investigadores. «Aunque la crio-EM se ha convertido en una técnica clave en biología para determinar las estructuras atómicas de los ensamblajes de proteínas, hasta ahora ha tenido un impacto mucho menor ciencia material«, dijo Egelman, cuyo trabajo anterior lo llevó a ingresar en la Academia Nacional de Ciencias, uno de los más altos honores que puede recibir un científico.

Egelman y sus colegas dicen que su enfoque guiado por ADN para construir redes podría tener una amplia variedad de aplicaciones de investigación útiles, particularmente en física. Pero también confirma la posibilidad de construir Little’s temperatura ambiente superconductor. El trabajo de los científicos, combinado con otros descubrimientos en el campo de los superconductores en los últimos años, en última instancia, podría transformar la tecnología tal como la conocemos y conducir a un futuro mucho más «Star Trek».

«Aunque a menudo pensamos en la biología utilizando las herramientas y técnicas de la física, nuestro trabajo muestra que los enfoques desarrollados en biología pueden aplicarse a problemas de física e ingeniería», dijo Egelman. «Esto es lo que es tan emocionante de la ciencia. no ser capaces de predecir hacia dónde conducirá nuestro trabajo».

Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista Ciencias.