Научници су развили платформу за састављање наносизованих материјалних компоненти, или "нано-објеката", врло различитих врста - неорганских или органских или органских структура. Иако се самостално склапање (СА) успешно користио за организовање наноматеријала неколико врста, процес је изузетно специфичан за систем, стварајући различите структуре на основу унутрашњих својстава материјала. Како се пријави у папиру објављеном Данас у природи, њихова нова платформа за нанофабрикат ДНК програмира може се применити да организује различита 3-Д материјала на исти прописани начин на наноскалију на наноскалу (милијарде метра), где се појављују јединствена оптичка, хемијска и друга својства.
"Један од главних разлога зашто СА није техника избора за практичне примене је да се исти СА процес не може применити у широком распону материјала за стварање идентичних 3-Д наређених низова из различитих наноцомпонента," Објаснио је одговарајуће групу Олега у Центру за функционалне наноматеријалне службе у Центру за функционалне наномачете у Центру за функционалне службе у центру за функционалне националној особи Лабораторија - и професор хемијског инжењерства и примењене науке о физици и материјалима на Инжењеринг Цолумбиа. "Ево, раздвојили смо СА процес од материјалних својстава дизајнирањем крутих полихедралних ДНК оквира који могу да капсулирају различите неорганске или органске нано-објекте, укључујући метале, полуводиче, па чак и протеине и ензиме."
Научници су пројектовали синтетички ДНК оквири у облику коцке, октахедрона и тетрахедрона. Унутар оквира су ДНК "оружје" да се могу везати само нано-објекти са комплементарним ДНК секвенцом. Ови материјални воксели - интеграција ДНК оквира и нано-објекта - су грађевински блокови из којих се могу извршити макроскале 3-Д структуре. Оквири се повезују једни на друге без обзира на то какав је нано-објект унутар (или не) према комплементарним секвенци које су кодирани у њиховим врховима. Овисно о њиховом облику, оквири имају различит број врхова и тако формирају потпуно различите структуре. Било који нано-објекта домаћин је унутар оквира преузео ову специфичну структуру оквира.
Да би демонстрирали свој скупштински приступ, научници су изабрали металик (злато) и полуводички (кадмијум селенид) наночестице и бактеријски протеин (стрептавидин) као неоргански и органски нано-објекти постављени унутар оквира ДНК. Прво су потврдили интегритет ДНК оквира и формирање материјалних воксела сликањем електронским микроскопима на ЦФН електронском објекту за микроскопију и Института Ван Андел, који има апартман за инструменте који раде на криогеним температурама за биолошке узорке. Затим су испитивали 3-Д решетке на кохерентном тешким рендгенским расипањем и сложеним материјалима расипања национални Синцхротрон Светлос ИИ (НСЛС-ИИ) - још једна канцеларија за Сциенце Царнион у Броокхавен лабораторији. Колумбијски инжењеринг Биховски професор хемијског инжењерства Санат Кумар и његова група је извршио рачунално моделирање откривајући да су експериментално посматране решетке решетке (засноване на рендгенским обрасцима распршивања) да би се материјални вокели могли формирати.
"Ови материјални воксели омогућавају нам да почнемо да користимо идеје које су проистекле из атома (и молекула) и кристала које они формирају и портају ово огромно знање и базу података о системима интересовања на наносцале", објаснио је Кумар.
Студенти банди у Колумбији су тада демонстрирали како се монтажна платформа може користити за вожњу организације две различите врсте материјала са хемијским и оптичким функцијама. У једном случају, они су састављали два ензима, стварајући 3-Д низ са високом густином паковања. Иако су ензими остали хемијски непромењени, показали су да су на четвороструко повећање ензимске активности. Ови "нанореактори" би се могли користити за манипулирање каскадним реакцијама и омогућити израду хемијски активних материјала. За демонстрацију оптичких материјала помешали су две различите боје квантних тачака - сићушни нанокримали који се користе за прављење телевизора са високом засићењем и светлином у боји. Слике заробљене флуоресцентном микроскопом показале су да је формирана решетка одржавала чистоћу боје испод границе дифракције (таласна дужина светлости; Ова некретнина би могла да омогући значајно побољшање резолуције у различитим технологијама за приказивање и оптичке комуникације.
"Морамо да преиспитамо како се материјали могу формирати и како функционишу", рече банда. "Material redesign may not be necessary; simply packaging existing materials in new ways could enhance their properties. Potentially, our platform could be an enabling technology 'beyond 3-D printing manufacturing' to control materials at much smaller scales and with greater material variety and designed compositions. Using the same approach to form 3-D lattices from desired nano-objects of different material classes, integrating those that would otherwise be considered incompatible, could revolutionize НаноМануПутоПрушење. "
Материјали које пружа Дое / Броокхавен Национална лабораторија. Напомена: Садржај се може уређивати за стил и дужину.
Добијте најновије научне вести са Сциевердовим бесплатним билтенима е-поште, ажурира се свакодневно и недељно. Или погледајте тренутне тренутне податке у вашем РСС читачу:
Реците нам шта мислите о Сциверсеили-у - поздрављамо и позитивне и негативне коментаре. Имате ли проблема са коришћењем странице? Питања?
Вријеме поште: Јан-14-2020