Tha luchd-saidheans air àrd-ùrlar a leasachadh airson co-phàirtean stuthan nanosized, no “nano-rudan,” de sheòrsan glè eadar-dhealaichte - neo-organach no organach - a chruinneachadh ann an structaran 3-D a tha thu ag iarraidh. Ged a chaidh fèin-chruinneachadh (SA) a chleachdadh gu soirbheachail gus nano-stuthan de dhiofar seòrsa a chuir air dòigh, tha am pròiseas air a bhith gu math sònraichte don t-siostam, a’ gineadh diofar structaran a rèir feartan gnèitheach nan stuthan. Mar a chaidh aithris ann am pàipear a chaidh fhoillseachadh an-diugh ann an Nature Materials, faodar an àrd-ùrlar nanofabrication ùr aca a ghabhas clàradh le DNA a chuir an sàs gus measgachadh de stuthan 3-D a chuir air dòigh anns na h-aon dhòighean òrdaichte aig an nanoscale (billeanan de mheatair), far a bheil e sònraichte optigeach, ceimigeach. , agus feartan eile a’ nochdadh.
“Is e aon de na prìomh adhbharan nach eil SA na dhòigh air taghadh airson tagraidhean practaigeach nach urrainnear an aon phròiseas SA a chuir an sàs thar raon farsaing de stuthan gus arrays òrdaichte 3-D co-ionann a chruthachadh bho dhiofar nanocomponents," mhìnich an t-ùghdar co-fhreagarrach Oleg Gang , ceannard na Buidhne Soft and Bio Nanomaterials aig an Ionad airson Nano-stuthan Gnìomhach (CFN) - Goireas Cleachdaiche Oifis Saidheans aig Roinn Cumhachd na SA (DOE) aig deuchainn-lann nàiseanta Brookhaven - agus àrd-ollamh ann an Innleadaireachd Cheimigeach agus Fiosaig Gnìomhach agus Saidheans Stuthan aig Innleadaireachd Columbia. “An seo, dhealaich sinn pròiseas na SA bho thogalaichean stuthan le bhith a’ dealbhadh frèamaichean DNA polyhedral teann a dh’ fhaodas grunn stuthan nano-organach no organach a chuairteachadh, a ’toirt a-steach meatailtean, semiconductors, agus eadhon pròtanan agus enzymes."
Rinn an luchd-saidheans innleachadh frèamaichean DNA synthetigeach ann an cumadh ciùb, octahedron, agus tetrahedron. Taobh a-staigh nam frèamaichean tha “gàirdeanan” DNA nach urrainn ach nano-nithean leis an t-sreath DNA co-phàirteach a cheangal. Is e na voxels stuthan sin - amalachadh frèam DNA agus nano-rud - na blocaichean togail às an urrainnear structaran macroscale 3-D a dhèanamh. Bidh na frèaman a’ ceangal ri chèile ge bith dè an seòrsa nano-rud a tha a-staigh (no nach eil) a rèir nan sreathan taiceil leis a bheil iad air an còdachadh aig na vertices aca. A rèir an cumadh, tha àireamh eadar-dhealaichte de vertices aig frèaman agus mar sin bidh iad a’ cruthachadh structaran gu tur eadar-dhealaichte. Bidh nano-nithean sam bith a tha air an cumail taobh a-staigh nam frèaman a’ gabhail ris an structar frèam sònraichte sin.
Gus an dòigh cruinneachaidh aca a nochdadh, thagh an luchd-saidheans nanoparticles meatailteach (òr) agus semiconducting (cadmium selenide) agus pròtain bacterial (streptavidin) mar na nano-neo-neo-organach agus organach airson a chuir am broinn na frèamaichean DNA. An toiseach, dhearbh iad ionracas nam frèamaichean DNA agus cruthachadh voxels stuthan le bhith a’ dèanamh ìomhaighean le miocroscopan dealanach aig Goireas Microscopy Electron CFN agus Institiùd Van Andel, aig a bheil sreath de dh’ ionnstramaidean a bhios ag obair aig teòthachd cryogenic airson sampallan bith-eòlasach. Rinn iad an uairsin sgrùdadh air na structaran leusair 3-D aig na loidhnichean sgaoilidh X-ray Coherent Hard agus Sgapadh Stuthan Iom-fhillte den National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - Goireas Cleachdaiche Oifis Saidheans eile aig DOE aig Brookhaven Lab. Rinn an t-Ollamh Columbia Engineering Bykhovsky ann an Innleadaireachd Ceimigeach Sanat Kumar agus a bhuidheann modaladh àireamhach a’ nochdadh gur e na structaran leusair a chaidh fhaicinn gu deuchainneach (stèidhichte air pàtrain sgapadh x-ghath) an fheadhainn as seasmhaiche a thaobh teirmean-diongmhaltas a dh’ fhaodadh na voxels stuthan a chruthachadh.
“Leigidh na voxels stuthan seo leinn tòiseachadh air beachdan a thig bho dadaman (agus moileciuilean) agus na criostalan a bhios iad a’ cruthachadh a chleachdadh, agus an eòlas mòr agus an stòr-dàta seo a ghluasad gu siostaman inntinneach aig an nanoscale, ”mhìnich Kumar.
Sheall oileanaich Gang ann an Columbia an uairsin mar a ghabhadh an àrd-ùrlar cruinneachaidh a chleachdadh gus eagrachadh dà sheòrsa stuth le gnìomhan ceimigeach agus optigeach a stiùireadh. Ann an aon chùis, cho-chruinnich iad dà enzymes, a 'cruthachadh arrays 3-D le dùmhlachd pacaidh àrd. Ged a dh'fhuirich na h-enzyman gun atharrachadh gu ceimigeach, sheall iad mu àrdachadh ceithir uiread ann an gnìomhachd enzymatic. Dh’ fhaodadh na “nanoreactors” sin a bhith air an cleachdadh gus ath-bheachdan cascade a làimhseachadh agus gus stuthan gnìomhach ceimigeach a dhèanamh comasach. Airson an taisbeanadh stuthan optigeach, mheasg iad dà dhath eadar-dhealaichte de dotagan cuantamach - nanocrystals beaga bìodach a thathas a’ cleachdadh gus taisbeanaidhean telebhisean a dhèanamh le sùghaidh dath àrd agus soilleireachd. Sheall ìomhaighean a chaidh an glacadh le miocroscop flùraiseach gun robh an leus a chaidh a chruthachadh a’ cumail purrachd dath nas ìsle na crìoch sgaraidh (tonn-tonn) solais; dh’ fhaodadh an togalach seo leasachadh fuasglaidh mòr a cheadachadh ann an grunn theicneòlasan taisbeanaidh agus conaltraidh optigeach.
“Feumaidh sinn ath-bheachdachadh air mar as urrainnear stuthan a chruthachadh agus mar a bhios iad ag obair," thuirt Gang. “Is dòcha nach bi feum air ath-dhealbhadh stuthan; dh’ fhaodadh dìreach pacadh stuthan a th’ ann mar-thà ann an dòighean ùra na feartan aca àrdachadh. Dh’ fhaodadh an àrd-ùrlar againn a bhith na theicneòlas comasachaidh ‘nas fhaide na saothrachadh clò-bhualaidh 3-D’ gus smachd a chumail air stuthan aig ìrean mòran nas lugha agus le barrachd measgachadh de stuthan agus sgrìobhaidhean dealbhaichte. Le bhith a’ cleachdadh an aon dòigh-obrach airson lattices 3-D a chruthachadh bho nano-nithean a thathar ag iarraidh de dhiofar chlasaichean stuthan, dh’ fhaodadh e bhith ag aonachadh an fheadhainn a bhiodh air am meas neo-fhreagarrach, nano-saothrachaidh atharrachadh."
Stuthan air an toirt seachad le DOE / deuchainn-lann nàiseanta Brookhaven. Nota: Faodar susbaint a dheasachadh airson stoidhle agus fad.
Faigh na naidheachdan saidheans as ùire le cuairt-litrichean post-d an-asgaidh ScienceDaily, air an ùrachadh gach latha agus gach seachdain. No thoir sùil air fiosan-naidheachd ùraichte gach uair anns an leughadair RSS agad:
Inns dhuinn dè do bheachd air ScienceDaily - tha sinn a’ cur fàilte air beachdan adhartach is àicheil. A bheil duilgheadas sam bith agad a bhith a’ cleachdadh na làraich? Ceistean?
Ùine puist: Faoilleach 14-2020