ናኖ-የፍላጎት ዕቃዎች፡ የታዘዙ ናኖ መዋቅሮችን በ3-ል ማሰባሰብ - ሳይንስ ዴይሊ

ሳይንቲስቶች ናኖሶይዝድ የቁሳቁስ ክፍሎችን ወይም "ናኖ-ነገሮችን" በጣም የተለያየ አይነት - ኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ - ወደሚፈለጉት 3-D መዋቅሮች የሚገጣጠምበት መድረክ ፈጥረዋል። ምንም እንኳን ራስን መሰብሰብ (ኤስኤ) የተለያዩ አይነት ናኖሜትሪዎችን ለማደራጀት በተሳካ ሁኔታ ጥቅም ላይ ቢውልም ፣ ሂደቱ እጅግ በጣም በስርዓት-ተኮር ፣ በእቃዎቹ ውስጣዊ ባህሪያት ላይ በመመስረት የተለያዩ አወቃቀሮችን ያመነጨ ነው። በተፈጥሮ ቁሳቁሶች ላይ ዛሬ በታተመ አንድ ወረቀት ላይ እንደተዘገበው አዲሱ ዲ ኤን ኤ ሊሰራ የሚችል ናኖፋብሪኬሽን መድረክ የተለያዩ 3-D ቁሳቁሶችን በተመሳሳይ በተደነገገው መንገድ በ nanoscale (ቢሊዮኖች የሚቆጠር ሜትር) ለማደራጀት ሊተገበር ይችላል ልዩ ኦፕቲካል ፣ ኬሚካል , እና ሌሎች ንብረቶች ብቅ ይላሉ.

"SA ለተግባራዊ አፕሊኬሽኖች የመምረጥ ዘዴ ካልሆነባቸው ዋና ዋና ምክንያቶች አንዱ ተመሳሳይ የኤስኤ ሂደት ከተለያዩ ናኖኮምፖነንት ተመሳሳይ ባለ 3-D የታዘዙ አደራደሮችን ለመፍጠር በተለያዩ ቁሳቁሶች ላይ መተግበር አለመቻሉ ነው" ሲል ተጓዳኝ ደራሲ ኦሌግ ጋንግ አብራርቷል ። በብሩክሃቨን ብሔራዊ ላቦራቶሪ የዩኤስ ኢነርጂ ዲፓርትመንት (DOE) የሳይንስ ተጠቃሚ ፋሲሊቲ ቢሮ -- እና የኬሚካል ኢንጂነሪንግ እና የተግባር ፊዚክስ ፕሮፌሰር እና የሶፍት እና ባዮ ናኖሜትሪያል ቡድን መሪ በሴንተር for Functional Nanomaterials (CFN) የቁሳቁስ ሳይንስ በኮሎምቢያ ምህንድስና። "እዚህ፣ ብረትን፣ ሴሚኮንዳክተሮችን እና ፕሮቲኖችን እና ኢንዛይሞችን ጨምሮ የተለያዩ ኢንኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ ናኖ ነገሮችን መሸፈን የሚችሉ ግትር የ polyhedral DNA ፍሬሞችን በመንደፍ የSA ሂደትን ከቁሳዊ ባህሪያት ገለልን።"

ሳይንቲስቶቹ ሰው ሰራሽ የዲ ኤን ኤ ክፈፎችን በኩብ፣ ኦክታቴድሮን እና ቴትራሄድሮን መልክ ሠሩ። በክፈፎች ውስጥ የዲ ኤን ኤ "ክንዶች" ናቸው ተጨማሪው የዲኤንኤ ቅደም ተከተል ያላቸው ናኖ-ነገሮች ብቻ ሊተሳሰሩ ይችላሉ። እነዚህ የቁስ ቮክስሎች - የዲ ኤን ኤ ፍሬም እና ናኖ-ነገር ውህደት -- የማክሮ ሚዛን 3-ዲ አወቃቀሮች የሚሠሩበት የግንባታ ብሎኮች ናቸው። ክፈፎቹ ምን አይነት ናኖ-ነገር ከውስጥ (ወይም ባይኖርም) ምንም ይሁን ምን እርስ በእርስ ይገናኛሉ በተመጣጣኝ ቅደም ተከተሎች በኮድ ቋታቸው ላይ። እንደ ቅርጻቸው፣ ክፈፎች የተለያየ ቁጥር ያላቸው ጫፎች ስላሏቸው ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ አወቃቀሮችን ይመሰርታሉ። በክፈፎች ውስጥ የሚስተናገዱ ማንኛቸውም ናኖ-ነገሮች ያንን የተወሰነ የፍሬም መዋቅር ይወስዳሉ።

ሳይንቲስቶቹ የመሰብሰቢያ አቀራረባቸውን ለማሳየት ሜታሊካል (ወርቅ) እና ሴሚኮንዳክሽን (ካድሚየም ሰሊናይድ) ናኖፓርቲሎች እና ባክቴሪያል ፕሮቲን (ስትሬፕታቪዲን) ኢንኦርጋኒክ እና ኦርጋኒክ ናኖ-ነገሮችን በዲኤንኤ ክፈፎች ውስጥ እንዲቀመጡ መርጠዋል። በመጀመሪያ በሲኤፍኤን ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ ፋሲሊቲ እና በቫን አንዴል ኢንስቲትዩት በባዮሎጂካል ናሙናዎች በክሪዮጅኒክ የሙቀት መጠን የሚሰሩ መሳሪያዎችን በማዘጋጀት የዲኤንኤ ፍሬሞችን ትክክለኛነት እና የቁሳቁስ ቮክስልስ ምስረታ አረጋግጠዋል። ከዚያም የ3-D ጥልፍልፍ መዋቅሮችን በCoherent Hard X-ray Scattering and Complex Materials የብሔራዊ ሲንክሮትሮን ብርሃን ምንጭ II (NSLS-II) -- ሌላ የ DOE የሳይንስ ተጠቃሚ ተቋም በብሩክሆቨን ላብራቶሪ ላይ መርምረዋል። የኮሎምቢያ ኢንጂነሪንግ ባይሆቭስኪ የኬሚካል ኢንጂነሪንግ ፕሮፌሰር ሳናት ኩመር እና ቡድኑ በሙከራ የተስተዋሉ የላቲስ አወቃቀሮች (በኤክስሬይ መበተን ዘይቤዎች ላይ በመመስረት) እጅግ በጣም ቴርሞዳይናሚካላዊ የተረጋጋ የቁስ ቮክስልስ መሆናቸውን በመግለጽ የስሌት ሞዴሊንግ ሠርተዋል።

"እነዚህ የቁስ ቮክስሎች ከአቶሞች (እና ሞለኪውሎች) እና ከሚፈጥሩት ክሪስታሎች የተገኙ ሃሳቦችን እንድንጠቀም እና ይህን ሰፊ እውቀት እና ዳታቤዝ ወደ ናኖስኬል የፍላጎት ስርዓቶች እንድንወስድ ያስችሉናል" ሲል ኩመር ገልጿል።

በኮሎምቢያ የሚገኙ የጋንግ ተማሪዎች የመሰብሰቢያ መድረኩን የሁለት የተለያዩ አይነት ቁሶችን በኬሚካላዊ እና ኦፕቲካል ተግባራት ለመንዳት እንዴት ጥቅም ላይ እንደሚውል አሳይተዋል። በአንድ አጋጣሚ ሁለት ኢንዛይሞችን በአንድ ላይ በማዋሃድ ባለ 3-ዲ ድርድር ከከፍተኛ የማሸጊያ እፍጋት ጋር ፈጠሩ። ኢንዛይሞች በኬሚካላዊ ሁኔታ ሳይለወጡ ቢቆዩም, የኢንዛይም እንቅስቃሴ በአራት እጥፍ ያህል ጭማሪ አሳይተዋል. እነዚህ “ናኖሬክተሮች” ድንገተኛ ግብረመልሶችን ለመቆጣጠር እና ኬሚካላዊ ንቁ ቁሶችን ለመሥራት ሊያገለግሉ ይችላሉ። ለኦፕቲካል ቁስ ማሳያው፣ ሁለት የተለያዩ የኳንተም ነጥቦችን ቀለሞች ቀላቅለዋል -- ጥቃቅን ናኖክሪስታሎች በከፍተኛ የቀለም ሙሌት እና ብሩህነት የቴሌቪዥን ማሳያዎችን ለመስራት ያገለግላሉ። በፍሎረሰንት ማይክሮስኮፕ የተቀረጹ ምስሎች፣ የተፈጠረው ጥልፍልፍ ከብርሃን ልዩነት ገደብ (ሞገድ) በታች የቀለም ንፅህናን እንደያዘ ያሳያል። ይህ ንብረት በተለያዩ የማሳያ እና የጨረር ግንኙነት ቴክኖሎጂዎች ላይ ጉልህ የሆነ የመፍትሄ ማሻሻያ እንዲኖር ያስችላል።

ጋንግ "ቁሳቁሶች እንዴት እንደሚፈጠሩ እና እንዴት እንደሚሰሩ እንደገና ማሰብ አለብን" ብለዋል. "የቁሳቁስ ማሻሻያ ማድረግ አስፈላጊ ላይሆን ይችላል፤ ያሉትን እቃዎች በአዲስ መንገድ ማሸግ ንብረታቸውን ሊያሳድግ ይችላል።በመሆኑም የእኛ መድረክ "ከ3-ዲ ማተሚያ ማምረቻ ባለፈ" ቁሳቁሶችን በትንሽ መጠን ለመቆጣጠር የሚያስችል ቴክኖሎጂ ሊሆን ይችላል። የተነደፉ ቅንጅቶች ተመሳሳይ አቀራረብን በመጠቀም ከተፈለጉት ናኖ-ነገሮች ከተለያዩ የቁስ ክፍሎች 3-D lattices ለመመስረት ፣ይህ ካልሆነ ግን ተኳኋኝ አይደሉም የሚባሉትን በማዋሃድ ናኖማኒፋክቸሪንግ ላይ ለውጥ ሊያመጣ ይችላል።

በDOE/Brookhaven ብሔራዊ ላቦራቶሪ የቀረቡ ቁሳቁሶች። ማስታወሻ፡ ይዘቱ ለቅጥ እና ርዝመት ሊስተካከል ይችላል።

በሳይንስ ዴይሊ ነፃ የኢሜል ጋዜጣ፣ በየእለቱ እና በየሳምንቱ በሚዘመኑ አዳዲስ የሳይንስ ዜናዎችን ያግኙ። ወይም በየሰዓቱ የተዘመኑ የዜና መጋቢዎችን በአርኤስኤስ አንባቢዎ ውስጥ ይመልከቱ፡-

ስለ ሳይንስ ዴይሊ ምን እንደሚያስቡ ይንገሩን -- አዎንታዊ እና አሉታዊ አስተያየቶችን እንቀበላለን። ጣቢያውን በመጠቀም ላይ ችግሮች አሉዎት? ጥያቄዎች?