විද්‍යාඥයන් නැනෝකරණය කරන ලද ද්රව්ය සංරචක හෝ "නැනෝ වස්තු", ඉතා වෙනස් වර්ගවල -- අකාබනික හෝ කාබනික -- අපේක්ෂිත 3-D ව්‍යුහයන් වෙත එකලස් කිරීම සඳහා වේදිකාවක් නිර්මාණය කර ඇත. විවිධ වර්ගවල නැනෝ ද්රව්ය සංවිධානය කිරීමට ස්වයං-එකලස් (SA) සාර්ථකව භාවිතා කර ඇතත්, ක්‍රියාවලිය අතිශයින්ම පද්ධති-විශේෂිත වූ අතර, ද්‍රව්‍යවල ආවේණික ගුණාංග මත පදනම්ව විවිධ ව්‍යුහයන් ජනනය කරයි. Nature Materials හි අද ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද පත්‍රිකාවක වාර්තා කර ඇති පරිදි, ඔවුන්ගේ නව DNA-ක්‍රමලේඛනය කළ හැකි nanofabrication වේදිකා විවිධ 3-D ද්රව්ය එකම නියමිත ආකාරයෙන් නැනෝ පරිමාණයෙන් (මීටරයකින් බිලියනයකින්) සංවිධානය කිරීමට යෙදිය හැකිය, එහිදී අද්විතීය දෘශ්‍ය, රසායනික. , සහ අනෙකුත් ගුණාංග මතු වේ.
"ප්‍රායෝගික යෙදුම් සඳහා SA තෝරා ගැනීමේ තාක්‍ෂණයක් නොවීමට එක් ප්‍රධාන හේතුවක් නම්, විවිධ නැනෝ සංරචක වලින් සමාන 3-D ඇණවුම් අරාවක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා එකම SA ක්‍රියාවලිය පුළුල් පරාසයක ද්රව්ය හරහා යෙදිය නොහැකි වීමයි", අනුරූප කතුවරයා වන ඔලෙග් ගැන්ග් පැහැදිලි කළේය. , ක්‍රියාකාරී නැනෝ ද්රව්ය සඳහා මධ්‍යස්ථානයේ (CFN) මෘදු සහ ජෛව නැනෝ ද්රව්ය සමූහයේ ප්‍රමුඛයා -- බෘක්හේවන් ජාතික රසායනාගාරයේ එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ (DOE) විද්‍යා පරිශීලක පහසුකම් කාර්යාලයක් - සහ රසායන ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ ව්‍යවහාරික භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්යවරයෙකි. කොලොම්බියා ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ ද්රව්ය විද්‍යාව. "මෙහි, අපි ලෝහ, අර්ධ සන්නායක, සහ ප්‍රෝටීන සහ එන්සයිම ඇතුළු විවිධ අකාබනික හෝ කාබනික නැනෝ වස්තු කැටි කළ හැකි දෘඩ බහු අවයවික DNA රාමු නිර්මාණය කිරීම මගින් ද්‍රව්‍යමය ගුණ වලින් SA ක්‍රියාවලිය විසංයෝජනය කළෙමු."
විද්‍යාඥයන් විසින් ඝනකයක්, අෂ්ටකයක් සහ ටෙට්‍රාහෙඩ්‍රෝනයක් ලෙස කෘතිම DNA රාමු නිර්මාණය කරන ලදී. රාමු ඇතුලත අනුපූරක DNA අනුපිළිවෙල සහිත නැනෝ වස්තු පමණක් බැඳිය හැකි DNA "ආයුධ" ඇත. මෙම ද්රව්ය වොක්සෙල් -- DNA රාමුවේ සහ නැනෝ වස්තුවේ ඒකාබද්ධතාවය -- සාර්ව පරිමාණ 3-D ව්‍යුහයන් සෑදිය හැකි ගොඩනැඟිලි කොටස් වේ. රාමු ඒවායේ සිරස් අතට කේතනය කර ඇති අනුපූරක අනුපිළිවෙලට අනුව ඇතුළත (හෝ නැත) කුමන ආකාරයේ නැනෝ වස්තුවක් තිබේද යන්න නොසලකා එකිනෙක සම්බන්ධ වේ. ඒවායේ හැඩය අනුව, රාමු වලට විවිධ සිරස් සංඛ්‍යාවක් ඇති අතර එමඟින් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ව්‍යුහයන් සාදයි. රාමු තුළ සංග්‍රහ කර ඇති ඕනෑම නැනෝ වස්තු එම නිශ්චිත රාමු ව්‍යුහය ගනී.
ඔවුන්ගේ එකලස් කිරීමේ ප්‍රවේශය ප්‍රදර්ශනය කිරීම සඳහා විද්‍යාඥයන් DNA රාමු තුළ තැන්පත් කළ යුතු අකාබනික සහ කාබනික නැනෝ වස්තු ලෙස ලෝහ (රන්) සහ අර්ධ සන්නායක (කැඩ්මියම් සෙලනයිඩ්) නැනෝ අංශු සහ බැක්ටීරියා ප්‍රෝටීනයක් (ස්ට්‍රෙප්ටාවිඩින්) තෝරා ගත්හ. පළමුව, ඔවුන් ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පල සඳහා ක්‍රයොජනික් උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කරන උපකරණ කට්ටලයක් ඇති CFN ඉලෙක්ට්‍රෝන මයික්‍රොස්කොපි පහසුකම සහ Van Andel ආයතනයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ සමඟ රූපගත කිරීම මගින් DNA රාමු වල අඛණ්ඩතාව සහ ද්රව්ය වොක්සෙල් සෑදීම තහවුරු කළහ. ඔවුන් පසුව ජාතික සමමුහුර්ත ආලෝක ප්‍රභවය II (NSLS-II) හි Coherent Hard X-ray විසිරුම් සහ සංකීර්ණ ද්රව්ය විසිරුම් කදම්භවල 3-D දැලිස් ව්‍යුහයන් විමර්ශනය කළහ -- බෘක්හේවන් විද්‍යාගාරයේ තවත් DOE විද්‍යා පරිශීලක පහසුකම. Columbia Engineering Bykhovsky රසායන ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය සනත් කුමාර් සහ ඔහුගේ කණ්ඩායම පරිගණක ආකෘති නිර්මාණය සිදු කරන ලද අතර පර්යේෂණාත්මකව නිරීක්ෂණය කරන ලද දැලිස් ව්‍යුහයන් (x-ray විසිරුම් රටා මත පදනම්ව) ද්රව්ය වොක්සෙල් සෑදිය හැකි වඩාත්ම තාප ගතික වශයෙන් ස්ථායී ඒවා බව හෙළි කළේය.
"මෙම ද්රව්ය වොක්සෙල් අපට පරමාණු (සහ අණු) සහ ඒවා සෑදෙන ස්ඵටික වලින් ලබාගත් අදහස් භාවිතා කිරීමට පටන් ගැනීමට සහ මෙම විශාල දැනුම සහ දත්ත සමුදාය නැනෝ පරිමාණයේ උනන්දුවක් දක්වන පද්ධති වෙත ගෙන යාමට අපට ඉඩ සලසයි," කුමාර පැහැදිලි කළේය.
කොලොම්බියාවේ කල්ලියේ සිසුන් පසුව රසායනික හා දෘශ්‍ය ක්‍රියාකාරකම් සහිත විවිධ ද්රව්ය වර්ග දෙකක් සංවිධානය කිරීම සඳහා එකලස් කිරීමේ වේදිකාව භාවිතා කළ හැකි ආකාරය නිරූපණය කළහ. එක් අවස්ථාවක, ඔවුන් එන්සයිම දෙකක් සම-එකලස් කර, ඉහළ ඇසුරුම් ඝනත්වයක් සහිත 3-D අරාවන් නිර්මාණය කරයි. එන්සයිම රසායනිකව නොවෙනස්ව පැවතියද, ඒවා එන්සයිම ක්‍රියාකාරිත්වයේ හතර ගුණයක වැඩි වීමක් පෙන්නුම් කළේය. මෙම "නැනෝ ප්‍රතික්‍රියාකාරක" කඳුරැල්ල ප්‍රතික්‍රියා හැසිරවීමට සහ රසායනිකව ක්‍රියාකාරී ද්රව්ය නිපදවීම සක්‍රීය කිරීමට භාවිතා කළ හැක. දෘශ්‍ය ද්රව්ය නිරූපණය සඳහා, ඔවුන් ක්වොන්ටම් තිත්වල විවිධ වර්ණ දෙකක් මිශ්‍ර කළහ -- ඉහළ වර්ණ සන්තෘප්තිය සහ දීප්තිය සහිත රූපවාහිනී සංදර්ශක සෑදීමට භාවිතා කරන කුඩා නැනෝ ස්ඵටික. ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂයකින් ග්‍රහණය කරන ලද රූපවලින් පෙන්නුම් කළේ සෑදූ දැලිස ආලෝකයේ විවර්තන සීමාවට (තරංග ආයාමයට) පහළින් වර්ණ සංශුද්ධතාවය පවත්වා ගෙන යන බවයි; මෙම ගුණාංගය විවිධ සංදර්ශක සහ දෘශ්‍ය සන්නිවේදන තාක්ෂණයන්හි සැලකිය යුතු විභේදනයක් වැඩිදියුණු කිරීමට ඉඩ සලසයි.
"ද්රව්ය සෑදිය හැක්කේ කෙසේද සහ ඒවා ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳව අප නැවත සිතා බැලිය යුතුය," Gang පැවසීය. "ද්රව්ය ප්‍රතිනිර්මාණය අවශ්‍ය නොවිය හැකිය; පවතින ද්රව්ය නව ආකාරයකින් ඇසුරුම් කිරීම මගින් ඒවායේ ගුණාංග වැඩි දියුණු කළ හැකිය. අපගේ වේදිකාව ඉතා කුඩා පරිමාණයෙන් සහ විශාල ද්රව්ය විවිධත්වයකින් ද්රව්ය පාලනය කිරීමට '3-D මුද්‍රණ නිෂ්පාදනයෙන් ඔබ්බට' තාක්‍ෂණයක් විය හැකිය. විවිධ ද්රව්ය පන්තිවල අපේක්ෂිත නැනෝ වස්තු වලින් ත්‍රිමාණ දැලිස් සෑදීම සඳහා නිර්මාණය කරන ලද සංයුතීන්, නොගැලපෙන ලෙස සලකනු ලබන ඒවා ඒකාබද්ධ කිරීම, නැනෝ නිෂ්පාදනයේ විප්ලවයක් ඇති කළ හැකිය.
DOE/Brookhaven ජාතික රසායනාගාරය විසින් සපයන ලද ද්රව්ය. සටහන: විලාසය සහ දිග සඳහා අන්තර්ගතය සංස්කරණය කළ හැක.
දිනපතා සහ සතිපතා යාවත්කාලීන වන ScienceDaily හි නොමිලේ විද්‍යුත් තැපැල් පුවත් පත්‍රිකා සමඟ නවතම විද්‍යා පුවත් ලබා ගන්න. නැතහොත් ඔබේ RSS කියවනය තුළ පැයකට වරක් යාවත්කාලීන කරන ලද පුවත් සංග්‍රහ බලන්න:
ScienceDaily ගැන ඔබ සිතන්නේ කුමක්දැයි අපට කියන්න -- අපි ධනාත්මක සහ සෘණාත්මක අදහස් දෙකම සාදරයෙන් පිළිගනිමු. වෙබ් අඩවිය භාවිතා කිරීමේදී ගැටළු තිබේද? ප්‍රශ්න?
පසු කාලය: ජනවාරි-14-2020