Élmuwan geus ngembangkeun hiji platform keur assembling komponén bahan nanosized, atawa "nano-objék," tina tipe pisan béda - anorganik atawa organik - kana struktur 3-D nu dipikahoyong. Sanaos rakitan diri (SA) parantos suksés dianggo pikeun ngatur bahan nano tina sababaraha jinis, prosésna parantos pisan khusus sistem, ngahasilkeun struktur anu béda dumasar kana sipat intrinsik bahan. Salaku dilaporkeun dina makalah diterbitkeun dinten di Bahan Alam, platform nanofabrication DNA-programmable anyar maranéhna bisa dilarapkeun pikeun ngatur rupa-rupa bahan 3-D dina cara prescribed sarua dina nanoscale (billionths of a méter), dimana optik unik, kimiawi. , sarta sipat séjén muncul.
"Salah sahiji alesan utama naha SA sanés téknik pilihan pikeun aplikasi praktis nyaéta prosés SA anu sami henteu tiasa diterapkeun dina sajumlah bahan pikeun nyiptakeun susunan pesenan 3-D anu idéntik tina nanokomponén anu béda," jelas panulis Oleg Gang. , pamingpin Grup Soft and Bio Nanomaterials di Center for Functional Nanomaterials (CFN) -- a Departemen Energi AS (DOE) Office of Science User Facility di Brookhaven National Laboratory -- sareng a profésor Téknik Kimia sareng Fisika Terapan sareng Élmu Bahan di Téknik Columbia. "Di dieu, urang decoupled prosés SA tina sipat bahan ku ngarancang pigura DNA polyhedral kaku nu bisa encapsulate rupa-rupa anorganik atawa organik nano-objék, kaasup logam, semikonduktor, komo protéin jeung énzim."
Para ilmuwan ngarékayasa pigura DNA sintétik dina bentuk kubus, octahedron, sareng tetrahedron. Di jero pigura aya "leungeun" DNA anu ngan ukur nano-objék anu gaduh sekuen DNA pelengkap anu tiasa ngabeungkeut. Voxels bahan ieu - integrasi pigura DNA jeung nano-obyek - mangrupakeun blok wangunan ti mana struktur 3-D macroscale bisa dijieun. Pigura nyambung ka silih paduli naon jenis nano-obyek nu aya di jero (atawa henteu) nurutkeun runtuyan pelengkap aranjeunna disandikeun kalawan di vertices maranéhanana. Gumantung kana bentukna, pigura gaduh sajumlah vertex anu béda-béda sahingga ngawangun struktur anu béda-béda. Sakur objék nano anu aya di jero pigura nyandak struktur pigura anu khusus éta.
Pikeun nunjukkeun pendekatan rakitanna, para ilmuwan milih nanopartikel logam (emas) sareng semikonduktor (cadmium selenide) sareng protéin baktéri (streptavidin) salaku obyék nano anorganik sareng organik pikeun ditempatkeun di jero pigura DNA. Kahiji, aranjeunna dikonfirmasi integritas pigura DNA jeung formasi voxels bahan ku Imaging jeung mikroskop éléktron di CFN Éléktron Mikroskopi Fasilitas jeung Van Andel Institute, nu boga suite sahiji instrumen nu beroperasi dina suhu cryogenic pikeun sampel biologis. Aranjeunna teras usik struktur kisi 3-D dina panyebaran sinar-X Keras anu koheren sareng jalur panyebaran Bahan Kompleks tina National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - Kantor DOE anu sanés dina Fasilitas Panganggo Élmu di Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Profesor Téknik Kimia Sanat Kumar sareng kelompokna ngalaksanakeun modél komputasi ngungkabkeun yén struktur kisi anu dititénan sacara ékspériméntal (dumasar kana pola paburencay sinar-x) mangrupikeun struktur anu paling stabil sacara termodinamika anu tiasa dibentuk ku voxel bahan.
"Voxels bahan ieu ngamungkinkeun urang pikeun mimiti ngagunakeun gagasan diturunkeun tina atom (jeung molekul) jeung kristal nu maranéhna ngabentuk, sarta port pangaweruh vast ieu jeung database kana sistem dipikaresep di nanoscale nu," jelas Kumar.
Siswa Gang di Columbia teras nunjukkeun kumaha platform perakitan tiasa dianggo pikeun ngajalankeun organisasi dua jinis bahan anu ngagaduhan fungsi kimia sareng optik. Dina hiji hal, aranjeunna ngahijikeun dua énzim, nyiptakeun susunan 3-D kalayan kapadetan bungkusan anu luhur. Sanaos énzim tetep sacara kimiawi teu robih, aranjeunna nunjukkeun ngeunaan paningkatan opat kali lipat dina kagiatan énzimatik. "Nanoreactors" ieu tiasa dianggo pikeun ngamanipulasi réaksi kaskade sareng ngaktifkeun fabrikasi bahan anu aktip sacara kimia. Pikeun demonstrasi bahan optik, aranjeunna nyampur dua warna titik kuantum anu béda -- nanocrystals leutik anu dianggo pikeun ngadamel pidangan televisi kalayan jenuh warna sareng kacaangan anu luhur. Gambar direbut ku mikroskop fluoresensi némbongkeun yén kisi kabentuk ngajaga purity warna handap wates difraksi (panjang gelombang) cahaya; sipat ieu bisa ngidinan pikeun perbaikan resolusi signifikan dina rupa tampilan jeung téhnologi komunikasi optik.
"Urang kedah mikirkeun deui kumaha bahan tiasa dibentuk sareng kumaha fungsina," saur Gang. "Redesign bahan bisa jadi teu perlu; saukur bungkusan bahan aya dina cara anyar bisa ningkatkeun sipat maranéhanana. Berpotensi, platform urang bisa jadi hiji téhnologi sangkan 'saluareun 3-D percetakan manufaktur' ngadalikeun bahan dina skala leuwih leutik sarta kalawan rupa-rupa bahan gede tur Nganggo pendekatan anu sami pikeun ngabentuk kisi-kisi 3-D tina obyék nano anu dipikahoyong tina kelas bahan anu béda, ngahijikeun anu sanés dianggap teu cocog, tiasa ngarobih. nanomanufacturing."
Bahan disadiakeun ku DOE / Brookhaven National Laboratory. Catetan: Eusi tiasa diédit pikeun gaya sareng panjangna.
Kéngingkeun warta élmu panganyarna sareng buletin email gratis ScienceDaily, diropéa unggal dinten sareng mingguan. Atawa nempo newsfeeds diropéa hourly dina maca RSS anjeun:
Béjakeun ka kami naon anu anjeun pikirkeun ngeunaan ScienceDaily -- kami ngabagéakeun koméntar anu positif sareng négatip. Naha aya masalah dina ngagunakeun situs? Patarosan?
waktos pos: Jan-14-2020