Wanasayansi wameandaa jukwaa la kukusanya vifaa vya nyenzo za nanosized, au "vitu vya nano," vya aina tofauti-isokaboni au kikaboni-kuwa muundo wa 3-D. Ingawa mkutano wa kibinafsi (SA) umefanikiwa kutumiwa kuandaa nanomatadium za aina kadhaa, mchakato huo umekuwa maalum sana wa mfumo, na kutoa muundo tofauti kulingana na mali ya ndani ya vifaa. Kama ilivyoripotiwa katika karatasi iliyochapishwa leo katika Vifaa vya Mazingira, jukwaa lao mpya la programmable la DNA linaweza kutumika kuandaa vifaa anuwai vya 3-D kwa njia zile zile zilizowekwa kwenye nanoscale (bilioni ya mita), ambapo macho ya kipekee, kemikali, na mali zingine huibuka.
"Mojawapo ya sababu kuu kwa nini SA sio mbinu ya chaguo kwa matumizi ya vitendo ni kwamba mchakato huo huo wa SA hauwezi kutumika kwa anuwai ya vifaa kuunda safu za kuamuru 3-D zilizoamuru kutoka kwa nanocomponents tofauti," alielezea mwandishi anayeandamana Oleg Gang, kiongozi wa laini na ya bio ya utumiaji wa idara ya enstys. Maabara ya Kitaifa - na profesa wa uhandisi wa kemikali na ya fizikia iliyotumika na sayansi ya vifaa katika Uhandisi wa Columbia. "Hapa, tulipunguza mchakato wa SA kutoka kwa mali ya nyenzo kwa kubuni muafaka wa DNA wa polyhedral ambao unaweza kusambaza vitu vingi vya isokaboni au kikaboni, pamoja na metali, semiconductors, na hata protini na enzymes."
Wanasayansi waliunda muafaka wa synthetic wa DNA katika sura ya mchemraba, octahedron, na tetrahedron. Ndani ya muafaka kuna "mikono" ya DNA ambayo vitu vya nano tu na mlolongo wa ziada wa DNA vinaweza kumfunga. Voxels hizi za nyenzo-ujumuishaji wa sura ya DNA na nano-kitu-ni vizuizi vya ujenzi ambavyo muundo wa macroscale 3-D unaweza kufanywa. Muafaka huunganisha kwa kila mmoja bila kujali ni aina gani ya kitu cha ndani (au la) kulingana na mlolongo wa ziada ambao wamefungwa nao kwenye wima zao. Kulingana na sura yao, muafaka una idadi tofauti ya wima na kwa hivyo huunda muundo tofauti kabisa. Vitu vyovyote vya nano vinavyoshikiliwa ndani ya muafaka huchukua muundo maalum wa sura.
Ili kuonyesha njia yao ya kusanyiko, wanasayansi walichagua metali (dhahabu) na semiconducting (cadmium selenide) nanoparticles na protini ya bakteria (streptavidin) kama vitu vya isokaboni na kikaboni kuwekwa ndani ya muafaka wa DNA. Kwanza, walithibitisha uadilifu wa muafaka wa DNA na malezi ya voxels kwa kufikiria na darubini za elektroni kwenye kituo cha microscopy cha CFN na Taasisi ya Van Andel, ambayo ina vifaa vya joto ambavyo vinafanya kazi kwa joto la cryogenic kwa sampuli za kibaolojia. Kisha walichunguza miundo ya kimiani ya 3-D kwenye vifaa vya kushikamana vya X-ray ngumu na vifaa tata vya kutawanya boriti ya chanzo cha kitaifa cha taa ya II (NSLS-II)-ofisi nyingine ya Kituo cha Watumiaji cha Sayansi huko Brookhaven Lab. Uhandisi wa Colombia Bykhovsky profesa wa uhandisi wa kemikali Sanat Kumar na kikundi chake walifanya mfano wa mfano akionyesha kuwa miundo ya kimiani iliyozingatiwa (kwa kuzingatia mifumo ya kutawanya ya X-ray) ndio iliyokuwa thabiti zaidi ya thermodynamically ambayo voxels za nyenzo zinaweza kuunda.
"Voxels hizi za nyenzo zinaturuhusu kuanza kutumia maoni yanayotokana na atomi (na molekuli) na fuwele ambazo huunda, na kubeba maarifa haya makubwa na hifadhidata kwa mifumo ya kupendeza huko Nanoscale," alielezea Kumar.
Wanafunzi wa Gang huko Columbia basi walionyesha jinsi jukwaa la kusanyiko linaweza kutumiwa kuendesha shirika la aina mbili tofauti za vifaa na kazi za kemikali na macho. Katika kisa kimoja, walikusanya Enzymes mbili, na kuunda safu 3-D na wiani mkubwa wa kufunga. Ingawa Enzymes zilibaki bila kubadilika, zilionyesha juu ya ongezeko la mara nne la shughuli za enzymatic. "Nanoreactors" hizi zinaweza kutumiwa kudhibiti athari za kasino na kuwezesha utengenezaji wa vifaa vya kemikali. Kwa maandamano ya nyenzo za macho, walichanganya rangi mbili tofauti za dots za quantum - nanocrystals ndogo ambazo zinatumika kufanya maonyesho ya runinga na kueneza kwa rangi ya juu na mwangaza. Picha zilizokamatwa na darubini ya fluorescence ilionyesha kuwa kimiani iliyoundwa iliyohifadhiwa usafi wa rangi chini ya kikomo cha kueneza (wimbi) la mwanga; Mali hii inaweza kuruhusu uboreshaji mkubwa wa azimio katika teknolojia mbali mbali za mawasiliano na macho.
"Tunahitaji kufikiria tena jinsi vifaa vinaweza kuunda na jinsi zinavyofanya kazi," alisema Gang. "Marekebisho ya nyenzo yanaweza kuwa sio lazima; ufungaji tu vifaa vilivyopo kwa njia mpya kunaweza kuongeza mali zao. Kwa uwezekano, jukwaa letu linaweza kuwa teknolojia ya kuwezesha 'zaidi ya utengenezaji wa uchapishaji wa 3-D' kudhibiti vifaa katika mizani ndogo na kwa aina kubwa ya vifaa na utunzi ulioundwa. Kwa kutumia njia zile zile za kuzingatiwa.
Vifaa vilivyotolewa na DOE/Brookhaven Maabara ya Kitaifa. Kumbuka: Yaliyomo yanaweza kuhaririwa kwa mtindo na urefu.
Pata habari za hivi karibuni za sayansi na jarida la barua pepe la bure la ScienceDedaily, lililosasishwa kila siku na kila wiki. Au angalia habari zilizosasishwa kwa saa katika msomaji wako wa RSS:
Tuambie unafikiria nini juu ya Sayansi - tunakaribisha maoni mazuri na hasi. Je! Una shida yoyote kutumia Tovuti? Maswali?
Wakati wa chapisho: Jan-14-2020