Zientzialariek nano tamainako materialen osagaiak edo "nano-objektuak" oso mota desberdinetakoak --inorganikoak edo organikoak-- nahi diren 3-D egituretan biltzeko plataforma bat garatu dute.Automuntaia (SA) hainbat motatako nanomaterialak antolatzeko arrakastaz erabili den arren, prozesua oso sistemaren espezifikoa izan da, materialen berezko propietateetan oinarritutako egitura desberdinak sortuz.Gaur Nature Materials aldizkarian argitaratutako artikulu batean jakinarazi dutenez, haien DNA-programagarria den nanofabrikazio-plataforma berria aplika daiteke 3D-ko hainbat material antolatzeko agindutako modu berean nanoeskalan (metro baten milioiren), non optiko eta kimiko bakarra. , eta beste propietate batzuk sortzen dira.
"SA aplikazio praktikoetarako aukeratutako teknika ez izatearen arrazoi nagusietako bat da SA prozesu bera ezin dela material sorta zabal batean aplikatu nanoosagai desberdinetatik 3-D ordenatutako matrize berdinak sortzeko", azaldu du dagokion egilea Oleg Gang. , Nanomaterial Funtzionalen Zentroko (CFN) Center for Functional Nanomaterials taldeko liderra -- Brookhaven National Laboratory-ko AEBetako Energia Saileko (DOE) Zientzia Erabiltzaileen Bulegoa -- eta Ingeniaritza Kimikoko eta Fisika Aplikatuko irakaslea eta Materialen Zientzia Columbia Engineering-en."Hemen, SA prozesua material propietateetatik desakoplatu dugu, hainbat nanoobjektu inorganiko edo organiko kapsulatu ditzaketen DNA-marko poliedriko zurrunak diseinatuz, metalak, erdieroaleak eta baita proteinak eta entzimak ere".
Zientzialariek DNA sintetikoen markoak diseinatu zituzten kubo, oktaedro eta tetraedro baten formarekin.Markoen barruan DNAren "besoak" daude, DNA sekuentzia osagarria duten nanoobjektuak bakarrik lotu ditzaketenak.Material voxel hauek --ADNaren markoaren eta nano-objektuaren integrazioa-- makroeskala 3-D egiturak egin daitezkeen eraikuntza-blokeak dira.Fotogramak elkarren artean konektatzen dira, barnean zer nano-objektu dagoen (edo ez) kontuan hartu gabe, haien erpinetan kodetzen diren sekuentzia osagarrien arabera.Formaren arabera, markoek erpin kopuru desberdina dute eta, beraz, egitura guztiz desberdinak osatzen dituzte.Markoen barruan ostatatutako edozein nanoobjektuek marko-egitura zehatz hori hartzen dute.
Haien muntaketa-ikuspegia erakusteko, zientzialariek nanopartikula metalikoak (urrea) eta erdieroaleak (kadmio seleniuroa) eta proteina bakteriano bat (estreptabidina) hautatu zituzten DNA-markoen barruan kokatu beharreko nano-objektu inorganiko eta organiko gisa.Lehenik eta behin, DNA markoen osotasuna eta material voxelen eraketa baieztatu zuten mikroskopio elektronikoekin irudiak eginez CFN Elektronikoko Mikroskopia Instalazioan eta Van Andel Institutuan, zeinak lagin biologikoetarako tenperatura kriogenikoetan funtzionatzen duten tresna multzo bat baitu.Ondoren, 3-D sareko egiturak ikertu zituzten National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) X izpi gogorren sakabanaketa koherentean eta material konplexuen sakabanaketa beamlineetan - Brookhaven Lab-eko beste DOE Office of Science User Facility-n.Columbia Engineering Bykhovsky Ingeniaritza Kimikoko irakasleak Sanat Kumar eta bere taldeak modelizazio konputazionala egin zuten agerian utziz esperimentalki behatutako sare-egiturak (X izpien sakabanatze-ereduetan oinarrituta) material voxelek era ditzaketen termodinamikoki egonkorrenak zirela.
"Boxel material hauek atomoetatik (eta molekuletatik) eta osatzen dituzten kristaletatik eratorritako ideiak erabiltzen hasteko aukera ematen digute, eta ezagutza eta datu-base zabal hori nanoeskalan interesgarri diren sistemetara eramaten", azaldu du Kumarrek.
Gang-eko Columbiako ikasleek, ondoren, muntaketa-plataforma nola erabil daitekeen frogatu zuten funtzio kimiko eta optikoak dituzten bi material mota ezberdinen antolaketa gidatzeko.Kasu batean, bi entzima bateratu zituzten, eta ontziratzeko dentsitate handiko 3-D arrayak sortu zituzten.Entzimak kimikoki aldatu gabe geratu ziren arren, jarduera entzimatikoaren lau aldiz handitu zen."Nano-erreaktore" hauek kaskadako erreakzioak manipulatzeko eta kimikoki aktiboak diren materialak fabrikatzeko erabil litezke.Material optikoaren erakustaldirako, puntu kuantikoen bi kolore ezberdin nahastu zituzten: kolore saturazio eta distira handiko telebista pantailak egiteko erabiltzen ari diren nanokristal txikiak.Fluoreszentzia-mikroskopioarekin ateratako irudiek erakutsi zuten eratutako sareak kolorearen garbitasuna mantentzen zuela argiaren difrakzio-mugaren (uhin-luzera) azpitik;propietate honek bereizmen hobekuntza nabarmena ahalbidetu dezake pantaila eta komunikazio optikoko hainbat teknologiatan.
"Materialak nola era daitezkeen eta nola funtzionatzen duten birplanteatu behar dugu", esan du Gangek."Materialen birdiseinua agian ez da beharrezkoa; lehendik dauden materialak modu berrietan ontziratzea besterik gabe, haien propietateak hobetu ditzake. Potentzialki, gure plataforma '3D inprimatze fabrikaziotik haratago' teknologia gaigarri bat izan daiteke materialak eskala askoz txikiagoan eta material aniztasun handiagoz kontrolatzeko. diseinatutako konposizioak. Planteamendu bera erabiliz, material klase ezberdinetako nahi diren nano-objektuetatik 3D sareak osatzeko, bestela bateraezintzat hartuko liratekeenak integratuz, nanofabrikazioa irauli liteke".
DOE/Brookhaven National Laboratory-k emandako materialak.Oharra: edukia estiloa eta luzera dela eta edita daiteke.
Jaso zientzia-albisteak ScienceDaily-ren doako posta elektronikoko buletinekin, egunero eta astero eguneratzen direnak.Edo ikusi orduko eguneratutako albisteak zure RSS irakurgailuan:
Esan iezaguzu zer iruditzen zaizun ScienceDaily -- iruzkin positiboak zein negatiboak ongi etorriak ditugu.Arazorik al duzu webgunea erabiltzeko?Galderak?
Argitalpenaren ordua: 2020-01-14