Сегодня все больше ученых задаются целью заместить в различных областях электроники неорганические материалы на органические, поскольку последние дешевле, проще наносятся на большие поверхности и более экономичны в эксплуатации. К сожалению, большим недостатком органических материалов для электроники является низкая подвижность носителей заряда и отсутствие высокой электропроводности.
Поэтому, продолжая поиск упорядоченных органических материалов с высокой проводимостью, ученые заинтересовались молекулами ДНК в качестве материала-носителя, поскольку внутри их спирали можно удерживать органический материал в упорядоченной форме, например, с использованием соответствующей модификации азотистых оснований ДНК. С другой стороны, известно, что полиароматические молекулы на основе перилена уже ранее пришивали к фосфатным группам и встраивали в олигонуклеотиды. При фотовозбуждении два соседних перилендиимида (PDI) соединяются благодаря π–π стекингу (формирование "пачек" с взаимодействием пи- электронных подсистем). Теперь же ученые из Northwestern Universit, Михаэль Василевский и Фредерик Льюис, исследовали перенос заряда вдоль таких половинок PDI, сочленив их с "темплатом" из спиралей ДНК.
Для этого были приготовлены серии спиралей ДНК, в которых от двух до четырех прилегающих оснований в двойной спирали были замещены на половинки PDI на манер молнии в одежде - одна следом за другой, но с разных сторон. Оптическая спектроскопия затем показала, что прилегающие π–π стекированные PDI фрагменты были "экситонно-связаны".
В каждой спирали один из фрагментов PDI был восстановлен до состояния ион-радикала. Полученные в результате ассоциаты изучали методом электронного парамагнитного резонанса. Экспериментальные данные, соответственно, выявили, что неспаренный электрон перескакивает между двумя фрагментами PDI димера, но только между двумя фрагментами тримера и тремя фрагментами тетрамера. Тот факт, что не все половинки PDI участвуют в этом, можно объяснить различием уровней энергии вдоль таких половинок или неидеальным стекингом. Скорость электронного транспорта благодаря этой прыжковой проводимости была довольно высока (более 107 с−1), что позволяет надеяться на использование систем ДНК-PDI в качестве материала для транспорта зарядов в рождающейся в муках наноэлектронике.
