Физики из России изучили, как различные "молекулы жизни" проводят ток

Физики из России и Чехии изучили то, как различные белки и прочие компоненты клетки проводят электрический ток и пришли к выводу, что этот процесс можно описать тем же набором идей, которые сегодня используются при опытах с некоторыми типами полупроводников, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

В последние годы ученые начали активно интересоваться тем, как различные компоненты живых существ взаимодействуют с электрическим током и как некоторые микробы и рыбы-угри могут вырабатывать достаточно сильные разряды электричества, не убивая при этом себя и заставляя их двигаться в "нужном" направлении. В клетках других бактерий ученые недавно нашли молекулы, напоминающие по своим свойствам полупроводники.

Изучение секретов подобных биологических проводников и полупроводников может помочь ученым создать "живую" альтернативу металлам и разработать материалы, которые не будут обладать ломкостью и хрупкостью, присущей кремнию и другим классическим полупроводникам.

Раскрытие их свойств, как пишут Константин Мотовилов из Московского физико-технического института в Долгопрудном и его коллеги, осложнялось тем, что ученые не были уверены, что свойства подобных органических "проводов" можно просчитывать при помощи универсального набора формул, как для полупроводниковых и изолирующих материалов, похожих по своей структуре на жидкость или стекло.

Российские физики проверили, существует ли подобный универсальный набор правил и для органических материалов, изучая электрические свойства двух белков, альбумина и цитохрома С, которые можно встретить в крови и в сердце людей и животных, и нитей, которые выбрасывают в окружающую среду бактерии Shewanella oneidensis, способные "вылавливать" ионы металлов из воды и собирать из них наночастицы.

Для этого ученые поместили образцы этих белков и молекул в особые камеры, где они могли поддерживать как нормальную комнатную температуру, так и снижать ее почти до абсолютного нуля, и проанализировали то, как эти материалы реагируют на постоянный и переменный ток различной частоты, а также на электромагнитные волны высоких частот.

Как оказалось, поведение всех трех веществ, несмотря на большие различия в их электрических свойствах и химическом составе, описывается тем же набором принципов, которые применяются при изучении полупроводников. Это позволяет использовать те теории и модели, которые были созданы физиками при изучении свойств "жидких" изоляторов и полупроводников, для раскрытия секретов их "кузенов" биологического происхождения.