Эрдэмтэд нано хэмжээст материалын бүрэлдэхүүн хэсэг буюу "нано объект"-ийг органик бус эсвэл органик гэх мэт маш өөр төрлийн 3 хэмжээст бүтцэд нэгтгэх платформ боловсруулжээ. Хэдийгээр өөрөө угсрах (SA) нь хэд хэдэн төрлийн наноматериалуудыг зохион байгуулахад амжилттай ашиглагдаж байсан ч уг процесс нь системийн онцлог шинж чанартай бөгөөд материалын дотоод шинж чанарт үндэслэн өөр өөр бүтцийг бий болгосон. Өнөөдөр Nature Materials сэтгүүлд нийтлэгдсэн нийтлэлд дурьдсанчлан, тэдний ДНХ-ээр програмчлагдах шинэ нанофабрик платформ нь төрөл бүрийн 3 хэмжээст материалыг нано хэмжээст (метрийн тэрбумын нэг) хэмжигдэхүүнтэй ижил аргаар зохион байгуулахад ашиглаж болох бөгөөд энд өвөрмөц оптик, химийн , болон бусад шинж чанарууд гарч ирдэг.
"SA нь практик хэрэглээнд тохирох техник биш байдгийн нэг гол шалтгаан нь ижил SA процессыг янз бүрийн нано бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс ижил 3 хэмжээст дараалсан массив үүсгэхийн тулд өргөн хүрээний материалд ашиглах боломжгүй байдаг" гэж холбогдох зохиолч Олег Ганг тайлбарлав. , Функциональ наноматериалын төвийн (CFN) Зөөлөн ба био наноматериалуудын группын ахлагч -- АНУ-ын Эрчим хүчний яамны (ТМБ) Шинжлэх ухааны газрын хэрэглэгч. Брукхавены үндэсний лабораторийн байгууламж -- Колумбын инженерийн химийн инженер, хэрэглээний физик, материалын шинжлэх ухааны профессор. "Энд бид металл, хагас дамжуулагч, тэр ч байтугай уураг, фермент зэрэг янз бүрийн органик бус эсвэл органик нано-объектуудыг багтаах боломжтой хатуу олон талт ДНХ-ийн хүрээг зохион бүтээх замаар SA процессыг материалын шинж чанараас салгасан."
Эрдэмтэд шоо, октаэдр, тетраэдр хэлбэртэй синтетик ДНХ-ийн хүрээг зохион бүтээжээ. Хүрээнүүдийн дотор зөвхөн нэмэлт ДНХ-ийн дараалал бүхий нано объектууд холбогдож чадах ДНХ-ийн "гар" байдаг. Эдгээр материаллаг вокселууд буюу ДНХ-ийн хүрээ ба нано-объектуудын нэгдэл нь макро масштабтай 3 хэмжээст бүтцийг бий болгох барилгын материал юм. Хүрээнүүд нь орой дээрээ кодлогдсон нэмэлт дарааллын дагуу ямар төрлийн нано объект байгаа (эсвэл үгүй) байгаагаас үл хамааран хоорондоо холбогддог. Тэдний хэлбэрээс хамааран хүрээ нь өөр өөр тооны оройтой байдаг тул огт өөр бүтэц үүсгэдэг. Фрейм дотор байрлах аливаа нано объект нь тухайн хүрээний бүтцийг авдаг.
Эрдэмтэд угсралтын арга барилаа харуулахын тулд металл (алт) болон хагас дамжуулагч (кадми селенид) нано хэсгүүд болон бактерийн уураг (стрептавидин)-ийг ДНХ-ийн хүрээн дотор байрлуулах органик бус болон органик нано-объектуудыг сонгосон. Эхлээд тэд CFN электрон микроскопийн байгууламж болон биологийн дээжинд зориулсан криоген температурт ажилладаг багаж хэрэгсэл бүхий Ван Анделийн хүрээлэнгийн электрон микроскопоор дүрслэх замаар ДНХ-ийн хүрээний бүрэн бүтэн байдал, материаллаг воксел үүсэхийг баталжээ. Дараа нь тэд Брукхавен лабораторийн Шинжлэх ухааны Хэрэглэгчийн байгууламжийн өөр нэг ТМБ-ын Тамгын газрын Үндэсний синхротрон гэрлийн эх үүсвэр II (NSLS-II)-ийн уялдаа холбоотой хатуу рентген туяа ба нарийн төвөгтэй материал тараах цацрагийн шугамын 3 хэмжээст торны бүтцийг судалжээ. Колумбын инженеринг Быховский Химийн инженерийн профессор Санат Кумар болон түүний бүлэг туршилтаар ажиглагдсан торны бүтэц (рентген туяаны тархалтын загвар дээр үндэслэсэн) нь материаллаг воксель үүсгэж болох термодинамикийн хувьд хамгийн тогтвортой бүтэц болохыг харуулсан тооцооллын загварчлал хийжээ.
"Эдгээр материаллаг вокселууд нь атомууд (болон молекулууд) болон тэдгээрийн бүрдүүлдэг талстуудаас гаргаж авсан санааг ашиглаж эхлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэхүү асар их мэдлэг, мэдээллийн санг нано хэмжүүрээр сонирхож буй системд шилжүүлэх боломжийг олгодог" гэж Кумар тайлбарлав.
Дараа нь Колумб дахь Гангийн оюутнууд химийн болон оптик функцтэй хоёр өөр төрлийн материалыг зохион байгуулахад угсрах платформыг хэрхэн ашиглаж болохыг харуулсан. Нэг тохиолдолд тэд хоёр ферментийг нэгтгэж, баглаа боодлын нягтрал ихтэй 3 хэмжээст массивуудыг бүтээжээ. Хэдийгээр ферментүүд химийн хувьд өөрчлөгдөөгүй боловч ферментийн идэвхжил 4 дахин нэмэгдсэн байна. Эдгээр "нанореакторууд" нь каскадын урвалыг удирдаж, химийн идэвхтэй материалыг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Оптик материалыг үзүүлэхийн тулд тэд хоёр өөр өнгөт квант цэгүүдийг хольсон -- өндөр өнгөний ханасан, тод гэрэлтэй телевизийн дэлгэц хийхэд ашигладаг жижиг нано талстууд. Флюресцент микроскопоор авсан зургууд нь үүссэн тор нь гэрлийн дифракцийн хязгаараас (долгионы урт) доогуур өнгөний цэвэр байдлыг хадгалж байгааг харуулсан; Энэ шинж чанар нь янз бүрийн дэлгэц, оптик холбооны технологийн нарийвчлалыг мэдэгдэхүйц сайжруулах боломжийг олгоно.
"Бид материалууд хэрхэн үүсдэг, тэдгээр нь хэрхэн ажилладаг талаар дахин бодох хэрэгтэй" гэж Ганг хэлэв. "Материалын дахин дизайн хийх шаардлагагүй байж магадгүй; зүгээр л одоо байгаа материалыг шинэ аргаар савлах нь тэдний шинж чанарыг сайжруулж чадна. Манай платформ нь материалыг илүү жижиг хэмжээтэй, илүү олон төрлийн материалаар хянах боломжийг олгодог "3 хэмжээст хэвлэлийн үйлдвэрлэлээс гадна" технологи байж болох юм. Өөр өөр материалын ангиллын хүссэн нано-объектуудаас 3-D тор үүсгэхийн тулд ижил аргыг ашиглан зохиосон найрлага. нийцэхгүй гэж үзвэл нанома үйлдвэрлэлд хувьсгал хийх боломжтой."
DOE/Brookhaven National Laboratory-аас өгсөн материал. Жич: Агуулгыг загвар болон уртын дагуу засаж болно.
Шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн мэдээг ScienceDaily-ийн өдөр бүр болон долоо хоног бүр шинэчлэгддэг үнэгүй цахим шуудангийн товхимолоор аваарай. Эсвэл RSS уншигчдаа цаг тутам шинэчлэгдсэн мэдээний сувгийг үзэх боломжтой:
ScienceDaily-ийн талаар юу гэж бодож байгаагаа хэлээрэй -- бид эерэг болон сөрөг сэтгэгдлийг хүлээн авна. Сайтыг ашиглахад ямар нэгэн асуудал байна уу? Асуулт?
Шуудангийн цаг: 2020 оны 1-р сарын 14-ний хооронд