Elm adamları nanoölçülü material komponentlərini və ya çox müxtəlif növ - qeyri-üzvi və ya üzvi - "nano-obyektləri" istədiyiniz 3 ölçülü strukturlara yığmaq üçün platforma hazırlayıblar. Öz-özünə montaj (SA) bir neçə növ nanomaterialları təşkil etmək üçün uğurla istifadə olunsa da, proses materialların daxili xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq müxtəlif strukturlar yaradaraq son dərəcə sistemə xas olmuşdur. Bu gün Nature Materials-da dərc edilmiş bir məqalədə bildirildiyi kimi, onların yeni DNT-proqramlaşdırıla bilən nanofabrikasiya platforması müxtəlif 3-D materialları nanoölçədə (metrin milyardda biri) eyni təyin olunmuş üsullarla təşkil etmək üçün tətbiq oluna bilər, burada unikal optik, kimyəvi , və digər xassələri ortaya çıxır.
"SA-nın praktik tətbiqlər üçün seçim üsulu olmamasının əsas səbəblərindən biri odur ki, eyni SA prosesi müxtəlif nanokomponentlərdən eyni 3-D sifarişli massivlər yaratmaq üçün geniş çeşidli materiallarda tətbiq oluna bilməz" deyə müxbir müəllif Oleq Qanq izah edir. , Funksional Nanomateriallar Mərkəzində (CFN) Yumşaq və Bio Nanomateriallar Qrupunun lideri -- ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) Elm İstifadəçisi Ofisi Brookhaven Milli Laboratoriyasındakı obyekt -- və Kolumbiya Mühəndisliyində Kimya Mühəndisliyi və Tətbiqi Fizika və Material Elmləri professoru. "Burada biz metallar, yarımkeçiricilər və hətta zülallar və fermentlər də daxil olmaqla müxtəlif qeyri-üzvi və ya üzvi nano-obyektləri əhatə edə bilən sərt polihedral DNT çərçivələri dizayn edərək SA prosesini maddi xüsusiyyətlərdən ayırdıq."
Alimlər kub, oktaedr və tetraedr şəklində sintetik DNT çərçivələri yaratdılar. Çərçivələrin içərisində yalnız tamamlayıcı DNT ardıcıllığına malik nano-obyektlərin bağlana biləcəyi DNT "qolları" var. Bu maddi voksellər -- DNT çərçivəsinin və nano-obyektin inteqrasiyası -- makroölçülü 3-D strukturların hazırlana biləcəyi tikinti bloklarıdır. Çərçivələr, təpələrində kodlaşdırıldıqları tamamlayıcı ardıcıllığa uyğun olaraq, içərisində hansı nano-obyektin olmasından (yaxud olmamasından) asılı olmayaraq bir-birinə bağlanır. Formalarından asılı olaraq, çərçivələr fərqli sayda təpələrə malikdir və beləliklə, tamamilə fərqli strukturlar meydana gətirirlər. Çərçivələrin içərisində yerləşdirilən istənilən nano-obyektlər həmin xüsusi çərçivə strukturunu qəbul edir.
Alimlər montaj yanaşmalarını nümayiş etdirmək üçün DNT çərçivələrinin içərisinə yerləşdiriləcək qeyri-üzvi və üzvi nano-obyektlər kimi metal (qızıl) və yarımkeçirici (kadmium selenid) nanohissəcikləri və bakteriya zülalını (streptavidin) seçdilər. Birincisi, onlar CFN Elektron Mikroskop Müəssisəsində və bioloji nümunələr üçün kriogen temperaturda işləyən alətlər dəsti olan Van Andel İnstitutunda elektron mikroskoplarla görüntüləməklə DNT çərçivələrinin bütövlüyünü və maddi voksellərin əmələ gəlməsini təsdiq etdilər. Daha sonra Brookhaven Laboratoriyasındakı Elm İstifadəçi Təsislərinin başqa bir DOE Ofisi - Milli Sinxrotron İşıq Mənbəsi II (NSLS-II) -nin Koherent Sərt X-şüalarının Səpilməsi və Kompleks Materialların Səpilməsi şüa xətlərində 3 ölçülü şəbəkə strukturlarını araşdırdılar. Kolumbiya Mühəndisliyi Bıxovski Kimya Mühəndisliyi Professoru Sanat Kumar və onun qrupu hesablama modelləşdirmə apararaq, eksperimental olaraq müşahidə edilən qəfəs strukturlarının (x-şüalarının səpilmə nümunələrinə əsaslanaraq) maddi voksellərin əmələ gətirə bildiyi termodinamik cəhətdən ən sabit strukturlar olduğunu aşkara çıxardılar.
"Bu maddi voksellər bizə atomlardan (və molekullardan) və onların əmələ gətirdiyi kristallardan əldə edilən ideyalardan istifadə etməyə və bu geniş bilik və verilənlər bazasını nanoölçülü maraq sistemlərinə köçürməyə imkan verir" dedi Kumar.
Kolumbiyadakı Gang tələbələri daha sonra kimyəvi və optik funksiyaları olan iki müxtəlif növ materialın təşkilini idarə etmək üçün montaj platformasının necə istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirdilər. Bir halda, onlar iki fermenti birləşdirərək yüksək qablaşdırma sıxlığına malik 3-D massivlər yaradıblar. Fermentlər kimyəvi cəhətdən dəyişməz qalsalar da, fermentativ aktivlikdə təxminən dörd dəfə artım göstərdilər. Bu “nanoreaktorlar” kaskad reaksiyalarını manipulyasiya etmək və kimyəvi cəhətdən aktiv materialların istehsalına imkan vermək üçün istifadə edilə bilər. Optik materialın nümayişi üçün onlar kvant nöqtələrinin iki müxtəlif rəngini - yüksək rəng doyma və parlaqlığa malik televiziya displeyləri hazırlamaq üçün istifadə edilən kiçik nanokristalları qarışdırdılar. Flüoresan mikroskopla çəkilmiş şəkillər göstərdi ki, əmələ gələn qəfəs işığın difraksiya hüdudundan (dalğa uzunluğundan) aşağı rəng təmizliyini saxlayır; bu xüsusiyyət müxtəlif displey və optik rabitə texnologiyalarında ayırdetmə qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılmasına imkan verə bilər.
"Biz materialların necə formalaşa biləcəyini və onların necə işlədiyini yenidən düşünməliyik" dedi Gang. "Materialın yenidən dizaynı lazım olmaya bilər; sadəcə olaraq, mövcud materialların yeni üsullarla qablaşdırılması onların xüsusiyyətlərini artıra bilər. Potensial olaraq, platformamız materialları daha kiçik miqyasda və daha çox material çeşidi ilə idarə etmək üçün "3-D çap istehsalından kənarda" imkan verən texnologiya ola bilər. fərqli material siniflərinin arzu olunan nano-obyektlərindən 3-D qəfəslər yaratmaq üçün eyni yanaşmadan istifadə edərək, əks halda olanları birləşdirən kompozisiyalar. uyğunsuz sayıla bilər, nanomastehsalda inqilab edə bilər."
DOE/Brookhaven Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilən materiallar. Qeyd: Məzmun üslub və uzunluğa görə redaktə edilə bilər.
ScienceDaily-nin gündəlik və həftəlik yenilənən pulsuz e-poçt bülletenləri ilə ən son elm xəbərlərini əldə edin. Və ya RSS oxuyucunuzda saatlıq yenilənən xəbər lentlərinə baxın:
ScienceDaily haqqında nə düşündüyünüzü bizə bildirin -- biz həm müsbət, həm də mənfi şərhləri alqışlayırıq. Saytdan istifadə ilə bağlı hər hansı problem var? Suallar?
Göndərmə vaxtı: 14 yanvar 2020-ci il