Nanoelektronik durch gentechnisch modifizierte Viren

In diesem Projekt verwenden wir Gentechnik zur Herstellung von Nanowire Bausteinen für die Zusammensetzung von Nanometer Hetero-wires. Ein Hetero-wire ist ein einzelner Nanowire der aus mehreren Segmenten aus unterschiedlichem Material besteht. Dieser Nanowire wird von M13 Bacteriophage Viren erstellt. M13 Bacteriophage ist ein stabförmiger Virus welchen man mit gentechnischen Methoden so modifizieren kann dass spezielle Peptide an der Stab Außenseite präsentiert werden welche zur Nukleation von anorganischen Materialien (Halbleiter, Metallen) dienen. Man hat starke Kontrolle über die Kristallstruktur und kristallographischen Orientierung der wachsenden Kristalle. Mit Hilfe von Proteinen welche in die Enden des M13 Virus geklont werden können diese individuellen Nanowires zu größeren Strukturen angeordnet werden. Zwei der Hauptprobleme bei der Herstellung elektronischer Bauelemente aus Nanowiren ist erstens die elektrische Kontaktierung und zweitens die Positionierung der Nanowires um ganze Bauelemente zu erstellen. Diese Aufgaben sind schwierig da die Nanowires sehr klein sind (7-50nm im Durchmesser). Deswegen werden wir versuchen zuerst ein organisches Grundgerüst zu bauen auf dem wir die Nanowires dann wachsen lassen anstelle die Nanowires zuerst her zu stellen und danach separat an zu ordnen. Durch die Verwendung von M13 Virus Templates können wir eine Vielzahl von molekularen Interaktionen einbauen welche die Selbstorganisation den Nanowires bestimmen. Mit Methoden wie Microcontact Printing und Selbstorganisation von Einzelmolekühl- schichten auf vorstrukturierten Oberflächen können wir die Position der selbst organisierten Hetero-wires festlegen. Um die Hetero-wires zu kontaktieren werden wir die spezifischen Viren mit Viren verbinden welche darauf programmiert sind Golddrähte zu formen. Diese Golddrähte können wiederum mit größeren Gold Pads verbunden werden. Als Basis für unsere Genetischen Modifikationen verwenden wir den M13 Bacteriophage Virus. M13 ist zylindrisch und ca 900nm lang und 5nm im Durchmesser. Er besteht aus ca. 2700 identischer Proteine welche die Schale des Virus bilden (so genante P8 Proteine). An den Enden sind dann noch weitere Proteine welche modifiziert werden können. Wir werden zwei dieser End-Proteine (P3 an einem ende und P9 am anderen) so modifizieren das sie komplementäre Bindungspartner präsentieren. Damit können wir dann längere Nanowires machen welche durch gentechnische Veränderung von P8 Segmente aus unterschiedlichem Material haben. Die Modifizierungen an P3 und P9 können auch dazu verwendet werden die Viren an Oberflächen an zu ordnen. Als ersten Schrtitt werden wir Nanowires aus unterschiedlich P8 modifizierten Viren bilden. Mir diesen Viren werden wir dann Tri-mers bilden aus Gold-Halbleiter/Metall-Gold und von diesen Nanowires die elektrischen Eigenschaften vermessen. Mit Hilfe einer Gate-Elektrode werden wir dann versuchen einen Virus-Nanowire Feld Effekt Transistor zu Bauen.