वैज्ञानिकहरूले nanosized सामग्री घटकहरू, वा "न्यानो-वस्तुहरू," धेरै फरक प्रकारका - अकार्बनिक वा अर्गानिक - इच्छित 3-D संरचनाहरूमा जम्मा गर्ने प्लेटफर्म विकास गरेका छन्। यद्यपि सेल्फ-एसेम्बली (SA) सफलतापूर्वक धेरै प्रकारका न्यानोमटेरियलहरू व्यवस्थित गर्न प्रयोग गरिएको छ, प्रक्रिया अत्यन्त प्रणाली-विशिष्ट भएको छ, सामग्रीको आन्तरिक गुणहरूमा आधारित विभिन्न संरचनाहरू उत्पन्न गर्दै। नेचर मटेरियल्समा आज प्रकाशित एउटा पेपरमा रिपोर्ट गरे अनुसार, तिनीहरूको नयाँ डीएनए-प्रोग्रामेबल नानोफेब्रिकेशन प्लेटफर्म नानोस्केल (एक मिटरको अरबौं भाग) मा 3-डी सामग्रीको विभिन्न प्रकारहरू व्यवस्थित गर्न लागू गर्न सकिन्छ, जहाँ अद्वितीय अप्टिकल, रासायनिक। र अन्य गुणहरू देखा पर्छन्।
"व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि SA छनौटको प्रविधि नहुनुको एउटा प्रमुख कारण भनेको विभिन्न न्यानोकम्पोनेन्टहरूबाट समान 3-डी अर्डर गरिएका एरेहरू सिर्जना गर्न सामग्रीको विस्तृत दायरामा समान SA प्रक्रिया लागू गर्न सकिँदैन," सम्बन्धित लेखक ओलेग ग्याङले बताए। , सेन्टर फर फंक्शनल नानोमटेरियल्स (CFN) मा सफ्ट एण्ड बायो नानोमटेरियल्स समूहका नेता -- अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) Brookhaven राष्ट्रिय प्रयोगशालामा विज्ञान प्रयोगकर्ता सुविधाको कार्यालय -- र कोलम्बिया इन्जिनियरिङमा रासायनिक इन्जिनियरिङ् र एप्लाइड फिजिक्स र सामग्री विज्ञानका प्राध्यापक। "यहाँ, हामीले धातु, अर्धचालक, र प्रोटीन र इन्जाइमहरू सहित विभिन्न अकार्बनिक वा अर्गानिक न्यानो-वस्तुहरूलाई समेट्न सक्ने कठोर पोलिहेड्रल DNA फ्रेमहरू डिजाइन गरेर भौतिक गुणहरूबाट SA प्रक्रियालाई डिकपल गर्यौं।"
वैज्ञानिकहरूले क्यूब, अक्टाहेड्रन र टेट्राहेड्रनको आकारमा सिंथेटिक डीएनए फ्रेमहरू इन्जिनियर गरे। फ्रेमहरू भित्र DNA "हातहरू" छन् जसमा पूरक DNA अनुक्रम भएका न्यानो-वस्तुहरू मात्र बाँध्न सक्छन्। यी सामग्री भोक्सेलहरू - डीएनए फ्रेम र न्यानो-वस्तुको एकीकरण - निर्माण ब्लकहरू हुन् जसबाट म्याक्रोस्केल 3-डी संरचनाहरू बनाउन सकिन्छ। फ्रेमहरू एकअर्कासँग जडान हुन्छन् जुन प्रकारको न्यानो-वस्तु भित्र छ (वा होइन) पूरक अनुक्रमहरू अनुसार तिनीहरू तिनीहरूको शीर्षमा इन्कोड गरिएका छन्। तिनीहरूको आकारमा निर्भर गर्दै, फ्रेमहरूमा ठाडोहरूको फरक संख्या हुन्छ र यसरी पूर्ण रूपमा फरक संरचनाहरू बनाउँछ। फ्रेम भित्र होस्ट गरिएका कुनै पनि न्यानो-वस्तुहरूले त्यो विशिष्ट फ्रेम संरचनामा लिन्छ।
तिनीहरूको असेंबली दृष्टिकोण प्रदर्शन गर्न, वैज्ञानिकहरूले धातु (सुन) र अर्धचालक (क्याडमियम सेलेनाइड) न्यानोकणहरू र एक ब्याक्टेरियल प्रोटीन (स्ट्रेप्टाभिडिन) डिएनए फ्रेम भित्र राख्नको लागि अकार्बनिक र जैविक न्यानो वस्तुहरूको रूपमा चयन गरे। पहिलो, तिनीहरूले CFN इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी सुविधा र भ्यान एन्डेल इन्स्टिच्युटमा इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपको साथ इमेजिङ गरेर DNA फ्रेमको अखण्डता र सामग्री भोक्सेलको गठन पुष्टि गरे, जसमा जैविक नमूनाहरूको लागि क्रायोजेनिक तापमानमा काम गर्ने उपकरणहरूको सूट छ। त्यसपछि उनीहरूले नेशनल सिन्क्रोट्रोन लाइट सोर्स II (NSLS-II) को सहरेन्ट हार्ड एक्स-रे स्क्याटरिङ र कम्प्लेक्स मटेरियल स्क्याटरिङ बीमलाइनमा 3-डी जाली संरचनाहरूको जाँच गरे - ब्रूकहाभेन ल्याबमा विज्ञान प्रयोगकर्ता सुविधाको अर्को DOE कार्यालय। कोलम्बिया इन्जिनियरिङ् बायखोव्स्की केमिकल इन्जिनियरिङका प्रोफेसर सनत कुमार र उनको समूहले कम्प्युटेशनल मोडलिङ प्रदर्शन गरे जसले प्रयोगात्मक रूपमा अवलोकन गरिएका जाली संरचनाहरू (एक्स-रे स्क्याटरिङ ढाँचाहरूमा आधारित) सबैभन्दा थर्मोडायनामिक रूपमा स्थिर थिए जुन भौतिक भोक्सेलहरू बन्न सक्छन्।
"यी भौतिक भोक्सेलहरूले हामीलाई परमाणुहरू (र अणुहरू) र तिनीहरूले बनाउने क्रिस्टलहरूबाट व्युत्पन्न विचारहरू प्रयोग गर्न सुरु गर्न अनुमति दिन्छ, र यो विशाल ज्ञान र डाटाबेसलाई नानोस्केलमा रुचिको प्रणालीहरूमा पोर्ट गर्दछ," कुमारले बताए।
कोलम्बियामा गिरोहका विद्यार्थीहरूले त्यसपछि रासायनिक र अप्टिकल प्रकार्यहरूका साथ दुई फरक प्रकारका सामग्रीहरूको संगठनलाई चलाउन कसरी एसेम्बली प्लेटफर्म प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर प्रदर्शन गरे। एउटा अवस्थामा, तिनीहरूले दुईवटा इन्जाइमहरू सह-संकलन गरे, उच्च प्याकिङ घनत्वको साथ 3-डी एरेहरू सिर्जना गरे। यद्यपि इन्जाइमहरू रासायनिक रूपमा अपरिवर्तित रहे, तिनीहरूले इन्जाइम्याटिक गतिविधिमा चार गुणा वृद्धि देखाए। यी "नैनोरेक्टरहरू" क्यास्केड प्रतिक्रियाहरू हेरफेर गर्न र रासायनिक रूपमा सक्रिय सामग्रीहरूको निर्माण सक्षम गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। अप्टिकल सामग्री प्रदर्शनको लागि, तिनीहरूले क्वान्टम डट्सका दुई फरक रङहरू मिसाए - सानो न्यानोक्रिस्टलहरू जुन उच्च रङ संतृप्ति र चमकको साथ टेलिभिजन प्रदर्शनहरू बनाउन प्रयोग भइरहेको छ। फ्लोरोसेन्स माइक्रोस्कोपद्वारा खिचिएका तस्बिरहरूले देखायो कि बनाइएको जालीले प्रकाशको विवर्तन सीमा (तरंग लम्बाइ) भन्दा कम रंग शुद्धता कायम राखेको छ; यस सम्पत्तीले विभिन्न प्रदर्शन र अप्टिकल संचार प्रविधिहरूमा महत्त्वपूर्ण रिजोलुसन सुधारको लागि अनुमति दिन सक्छ।
"हामीले कसरी सामग्रीहरू गठन गर्न सकिन्छ र तिनीहरूले कसरी काम गर्न सकिन्छ भनेर पुनर्विचार गर्न आवश्यक छ," Gang भन्नुभयो। "सामग्री पुन: डिजाइन आवश्यक नहुन सक्छ; केवल नयाँ तरिकामा अवस्थित सामग्रीहरू प्याकेजिङले तिनीहरूको गुणहरू बढाउन सक्छ। सम्भावित रूपमा, हाम्रो प्लेटफर्म धेरै साना तराजूहरूमा र ठूलो सामग्री विविधता र सामग्रीहरू नियन्त्रण गर्न '3-डी प्रिन्टिङ निर्माणभन्दा बाहिर' सक्षम गर्ने प्रविधि हुन सक्छ। विभिन्न सामग्री वर्गका इच्छित न्यानो-वस्तुहरूबाट 3-डी जालीहरू बनाउन समान दृष्टिकोण प्रयोग गरी डिजाइन गरिएको रचनाहरू। जो अन्यथा असंगत मानिनेछ, न्यानो उत्पादनमा क्रान्ति ल्याउन सक्छ।"
DOE/Brookhaven राष्ट्रिय प्रयोगशाला द्वारा प्रदान गरिएको सामग्री। नोट: सामग्री शैली र लम्बाइको लागि सम्पादन गर्न सकिन्छ।
ScienceDaily को नि: शुल्क इमेल न्यूजलेटर, दैनिक र साप्ताहिक अद्यावधिक संग नवीनतम विज्ञान समाचार प्राप्त गर्नुहोस्। वा तपाईंको RSS रिडरमा प्रति घण्टा अद्यावधिक गरिएको न्यूजफिडहरू हेर्नुहोस्:
ScienceDaily को बारेमा तपाई के सोच्नुहुन्छ हामीलाई भन्नुहोस् -- हामी दुबै सकारात्मक र नकारात्मक टिप्पणीहरूलाई स्वागत गर्दछौं। साइट प्रयोग गर्न कुनै समस्या छ? प्रश्नहरू?
पोस्ट समय: जनवरी-14-2020