Shkencëtarët kanë zhvilluar një platformë për montimin e përbërësve të materialit nanosizues, ose "nano-objekte", të llojeve shumë të ndryshme-inorganike ose organike-në strukturat e dëshiruara 3-D. Megjithëse vetë-montimi (SA) është përdorur me sukses për të organizuar nanomateriale të disa llojeve, procesi ka qenë jashtëzakonisht i veçantë për sistemin, duke gjeneruar struktura të ndryshme bazuar në vetitë e brendshme të materialeve. Siç është raportuar në një punim të botuar sot në Materialet e Natyrës, platforma e tyre e re e nanofabrikimit të programueshme nga ADN mund të aplikohet për të organizuar një shumëllojshmëri të materialeve 3-D në të njëjtat mënyra të përcaktuara në nanoskale (miliardë e një metri), ku shfaqen unike optike, kimike dhe prona të tjera.
"Një nga arsyet kryesore pse SA nuk është një teknikë e zgjedhjes për aplikime praktike është se i njëjti proces i SA nuk mund të aplikohet në një gamë të gjerë të materialeve për të krijuar vargje identike 3-D të porositura nga nanokomponentë të ndryshëm," shpjegoi autori përkatës Oleg Gang, udhëheqës i grupit të nanomaterialeve të buta dhe bio në qendrën për nanomaterialet funksionale të nanomaterialeve (CFN)-Departamenti i Energjisë së Energjisë (Doe) At Nanomaterials në Qendrën për Nanomaterialet Funksionale (CFN)-një Departament i Departamentit të Energjisë (Doe) At Nanomaterials At At Facity Office Office Office Office of Scient At Science Faci. Laboratori Kombëtar i Brookhaven - dhe një profesor i inxhinierisë kimike dhe e fizikës së aplikuar dhe shkencës së materialeve në Columbia Engineering. "Këtu, ne zbritëm procesin e SA nga vetitë materiale duke hartuar korniza të ngurta të ADN-së polifrale që mund të përfshijnë nano-objekte të ndryshme inorganike ose organike, duke përfshirë metale, gjysmëpërçues, dhe madje edhe proteina dhe enzima."
Shkencëtarët krijuan korniza sintetike të ADN -së në formën e një kub, oktahedron dhe tetrahedron. Brenda kornizave janë "krahët" e ADN-së që vetëm nano-objektet me sekuencën plotësuese të ADN-së mund të lidhen. Këto voksele materiale-integrimi i kornizës së ADN-së dhe nano-objektit-janë blloqet e ndërtimit nga të cilat mund të bëhen strukturat makroskale 3-D. Kornizat lidhen me njëra-tjetrën, pavarësisht se çfarë lloj nano-objekti është brenda (ose jo) sipas sekuencave plotësuese me të cilat janë koduar në vertices e tyre. Në varësi të formës së tyre, kornizat kanë një numër të ndryshëm vertikale dhe kështu formojnë struktura krejtësisht të ndryshme. Anydo nano-objekt i organizuar brenda kornizave merr atë strukturë specifike të kornizës.
Për të demonstruar qasjen e tyre të montimit, shkencëtarët përzgjodhën nanopartikuj metalikë (ari) dhe gjysmëpërçues (selenide kadmiumi) dhe një proteinë bakteriale (streptavidin) si nano-objektet inorganike dhe organike që do të vendosen brenda kornizave të ADN-së. Së pari, ata konfirmuan integritetin e kornizave të ADN -së dhe formimin e vokselëve të materialit duke imazhuar me mikroskopë elektronikë në objektin e mikroskopisë elektronike CFN dhe Institutin Van Andel, i cili ka një grup instrumentesh që veprojnë në temperaturat kriogjenike për mostrat biologjike. Më pas ata hetuan strukturat e grilave 3-D në shpërndarjen koherente të rrezeve të forta dhe materiale komplekse që shpërndajnë rrezet e linjave të burimit kombëtar të dritës Synchrotron II (NSLS-II)-një tjetër Office Office Office of Science Officily Office of Science në Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Profesor i Inxhinierisë Kimike Sanat Kumar dhe grupi i tij kryen modelim llogaritës duke zbuluar se strukturat e grilave të vëzhguara në mënyrë eksperimentale (bazuar në modelet e shpërndarjes me rreze X) ishin ato më të qëndrueshme termodinamikisht që mund të formonin voxels materiale.
"Këto voksele materiale na lejojnë të fillojmë të përdorim ide që rrjedhin nga atomet (dhe molekulat) dhe kristalet që ato formojnë, dhe portin këtë njohuri dhe bazë të të dhënave të mëdha për sistemet e interesit në nanoskalën," shpjegoi Kumar.
Studentët e bandës në Columbia demonstruan më pas se si platforma e montimit mund të përdoret për të drejtuar organizimin e dy llojeve të ndryshme të materialeve me funksione kimike dhe optike. Në një rast, ata bashkë-montuan dy enzima, duke krijuar grupe 3-D me një densitet të lartë paketimi. Megjithëse enzimat mbetën të pandryshuara kimikisht, ato treguan rreth një rritje katërfish të aktivitetit enzimatik. Këta "nanoreaktorë" mund të përdoren për të manipuluar reaksionet e kaskadës dhe për të mundësuar trillimin e materialeve kimikisht aktive. Për demonstrimin e materialit optik, ato përziheshin dy ngjyra të ndryshme të pikave kuantike - nanokristalet e vogla që janë duke u përdorur për të bërë shfaqje televizive me ngopje me ngjyra të larta dhe shkëlqim. Imazhet e kapura me një mikroskop fluoreshencë treguan se grilë e formuar mbante pastërtinë e ngjyrave nën kufirin e difraksionit (gjatësinë e valës) të dritës; Kjo pronë mund të lejojë përmirësim të konsiderueshëm të zgjidhjes në teknologji të ndryshme të shfaqjes dhe komunikimit optik.
"Ne duhet të rimendojmë se si mund të formohen materialet dhe si funksionojnë ato," tha Gang. "Ridizajnimi i materialit mund të mos jetë i nevojshëm; thjesht paketimi i materialeve ekzistuese në mënyra të reja mund të përmirësojë pronat e tyre. Potencialisht, platforma jonë mund të jetë një teknologji mundësuese 'përtej prodhimit të shtypjes 3-D për të kontrolluar materialet në shkallë shumë më të vogla dhe me shumëllojshmëri më të madhe të materialeve dhe të dizajnuara në mënyrë të papajtueshme, duke përdorur të njëjtat qasje për të formuar lattikat nga nano-mjetet e dëshiruara të materialeve të ndryshme të materialeve, duke integruar ato që do të konsideroheshin ndryshe të papajtueshme, mund të jenë të njëjta, mund të jenë të njëjta, mund të jenë të njëjta, mund të jenë të njëjta, mund të jenë të njëjta me nano-nano-mjetet e ndryshme të materialeve, duke integruar ato që do të konsideroheshin të papajtueshëm, mund të jenë të paposhurisë.
Materialet e siguruara nga Laboratori Kombëtar Doe/Brookhaven. Shënim: Përmbajtja mund të redaktohet për stilin dhe gjatësinë.
Merrni lajmet më të fundit të shkencës me gazetat e postës elektronike të ScienceDaily, të azhurnuara çdo ditë dhe javore. Ose shikoni lajmet e azhurnuara në orë në lexuesin tuaj RSS:
Na tregoni se çfarë mendoni për ScienceDaily - ne mirëpresim komente pozitive dhe negative. Keni ndonjë problem duke përdorur sitin? Pyetje?
Koha e postimit: Jan-14-2020