శాస్త్రవేత్తలు చాలా విభిన్న రకాలైన-అకర్బన లేదా సేంద్రీయ-కావలసిన 3-D నిర్మాణాలలో నానోసైజ్డ్ మెటీరియల్ భాగాలు లేదా "నానో-ఆబ్జెక్ట్స్" ను సమీకరించటానికి ఒక వేదికను అభివృద్ధి చేశారు. అనేక రకాల సూక్ష్మ పదార్ధాలను నిర్వహించడానికి స్వీయ-అసెంబ్లీ (SA) విజయవంతంగా ఉపయోగించబడినప్పటికీ, ఈ ప్రక్రియ చాలా సిస్టమ్-నిర్దిష్టంగా ఉంది, పదార్థాల యొక్క అంతర్గత లక్షణాల ఆధారంగా వివిధ నిర్మాణాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. నేచర్ మెటీరియల్స్‌లో ఈ రోజు ప్రచురించబడిన ఒక కాగితంలో నివేదించినట్లుగా, వారి కొత్త DNA- ప్రోగ్రామబుల్ నానోఫ్యాబ్రికేషన్ ప్లాట్‌ఫామ్‌ను నానోస్కేల్ (మీటర్ యొక్క బిలియన్ల) వద్ద అదే సూచించిన మార్గాల్లో వివిధ 3-D పదార్థాలను నిర్వహించడానికి వర్తించవచ్చు, ఇక్కడ ప్రత్యేకమైన ఆప్టికల్, రసాయన మరియు ఇతర లక్షణాలు వెలువడుతాయి.
"ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల కోసం SA ఎంపిక యొక్క సాంకేతికత కాకపోవడానికి ఒక ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే, వివిధ నానోకంపొనెంట్స్ నుండి ఒకేలాంటి 3-D ఆర్డర్‌డ్ శ్రేణులను సృష్టించడానికి ఒకే SA ప్రక్రియను విస్తృత శ్రేణి పదార్థాలలో వర్తించలేము" అని సంబంధిత రచయిత ఒలేగ్ గ్యాంగ్, ఫంక్షనల్ నానోమాటీరియల్స్ (CFN) లో సాఫ్ట్ మరియు బయో నానోమెటరియల్స్ గ్రూప్, ఒక USEDILY (CFN) ప్రయోగశాల - మరియు కొలంబియా ఇంజనీరింగ్‌లో కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ మరియు అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ అండ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ ప్రొఫెసర్. "ఇక్కడ, లోహాలు, సెమీకండక్టర్లు మరియు ప్రోటీన్లు మరియు ఎంజైమ్‌లతో సహా వివిధ అకర్బన లేదా సేంద్రీయ నానో-ఆబ్జెక్ట్‌లను కప్పగల దృ g మైన పాలిహెడ్రల్ DNA ఫ్రేమ్‌లను రూపొందించడం ద్వారా మేము పదార్థ లక్షణాల నుండి SA ప్రక్రియను విడదీసాము."
శాస్త్రవేత్తలు క్యూబ్, ఆక్టాహెడ్రాన్ మరియు టెట్రాహెడ్రాన్ ఆకారంలో సింథటిక్ డిఎన్‌ఎ ఫ్రేమ్‌లను రూపొందించారు. ఫ్రేమ్‌ల లోపల DNA "చేతులు" ఉన్నాయి, ఇవి పరిపూరకరమైన DNA శ్రేణితో నానో-ఆబ్జెక్ట్‌లు మాత్రమే బంధిస్తాయి. ఈ మెటీరియల్ వోక్సెల్స్-DNA ఫ్రేమ్ మరియు నానో-ఆబ్జెక్ట్ యొక్క ఏకీకరణ-మాక్రోస్కేల్ 3-D నిర్మాణాలను తయారుచేసే బిల్డింగ్ బ్లాక్స్. ఫ్రేమ్‌లు ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ అవుతాయి, వాటి శీర్షాల వద్ద ఎన్కోడ్ చేయబడిన పరిపూరకరమైన సన్నివేశాల ప్రకారం (లేదా కాదు) ఏ విధమైన నానో-ఆబ్జెక్ట్ సంబంధం లేకుండా. వాటి ఆకారాన్ని బట్టి, ఫ్రేమ్‌లు వేరే సంఖ్యలో శీర్షాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు తద్వారా పూర్తిగా భిన్నమైన నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఫ్రేమ్‌ల లోపల హోస్ట్ చేసిన ఏదైనా నానో-ఆబ్జెక్ట్‌లు ఆ నిర్దిష్ట ఫ్రేమ్ నిర్మాణాన్ని తీసుకుంటాయి.
వారి అసెంబ్లీ విధానాన్ని ప్రదర్శించడానికి, శాస్త్రవేత్తలు లోహ (బంగారం) మరియు సెమీకండక్టింగ్ (కాడ్మియం సెలెనైడ్) నానోపార్టికల్స్ మరియు బ్యాక్టీరియా ప్రోటీన్ (స్ట్రెప్టావిడిన్) ను అకర్బన మరియు సేంద్రీయ నానో-ఆబ్జెక్ట్‌లను DNA ఫ్రేమ్‌ల లోపల ఉంచాలి. మొదట, వారు CFN ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ ఫెసిలిటీ మరియు వాన్ ఆండెల్ ఇన్స్టిట్యూట్ వద్ద ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లతో ఇమేజింగ్ చేయడం ద్వారా DNA ఫ్రేమ్‌ల సమగ్రతను మరియు మెటీరియల్ వోక్సెల్‌ల ఏర్పాటును ధృవీకరించారు, ఇది జీవ నమూనాల కోసం క్రయోజెనిక్ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేసే పరికరాల సూట్ కలిగి ఉంది. అప్పుడు వారు 3-D లాటిస్ నిర్మాణాలను పొందికైన హార్డ్ ఎక్స్-రే స్కాటరింగ్ మరియు కాంప్లెక్స్ మెటీరియల్స్ వద్ద నేషనల్ సింక్రోట్రాన్ లైట్ సోర్స్ II (NSLS-II) యొక్క చెదరగొట్టే బీమ్‌లైన్స్‌ను పరిశీలించారు-బ్రూక్హావెన్ ల్యాబ్‌లో మరో DOE ఆఫీస్ ఆఫ్ సైన్స్ యూజర్ ఫెసిలిటీ. కొలంబియా ఇంజనీరింగ్ బైఖోవ్స్కీ కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ సనాత్ కుమార్ మరియు అతని బృందం గణన మోడలింగ్‌ను ప్రదర్శించింది, ప్రయోగాత్మకంగా గమనించిన జాలక నిర్మాణాలు (ఎక్స్-రే స్కాటరింగ్ నమూనాల ఆధారంగా) మెటీరియల్ వోక్సెల్స్ ఏర్పడే అత్యంత థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరమైనవి.
"ఈ మెటీరియల్ వోక్సెల్స్ అణువుల (మరియు అణువులు) మరియు అవి ఏర్పడే స్ఫటికాల నుండి పొందిన ఆలోచనలను ఉపయోగించడం ప్రారంభించడానికి మాకు అనుమతిస్తాయి మరియు ఈ విస్తారమైన జ్ఞానం మరియు డేటాబేస్ నానోస్కేల్ వద్ద ఆసక్తిగల వ్యవస్థలకు పోర్ట్ చేయండి" అని కుమార్ వివరించారు.
కొలంబియాలోని గ్యాంగ్ యొక్క విద్యార్థులు అప్పుడు రెండు వేర్వేరు రకాల పదార్థాల సంస్థను రసాయన మరియు ఆప్టికల్ ఫంక్షన్లతో నడిపించడానికి అసెంబ్లీ వేదికను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో ప్రదర్శించారు. ఒక సందర్భంలో, వారు రెండు ఎంజైమ్‌లను సహకరించారు, అధిక ప్యాకింగ్ సాంద్రతతో 3-D శ్రేణులను సృష్టించారు. ఎంజైమ్‌లు రసాయనికంగా మారనప్పటికీ, అవి ఎంజైమాటిక్ కార్యకలాపాలలో నాలుగు రెట్లు పెరుగుదల గురించి చూపించాయి. ఈ "నానోరియాక్టర్లు" క్యాస్కేడ్ ప్రతిచర్యలను మార్చటానికి మరియు రసాయనికంగా క్రియాశీల పదార్థాల కల్పనను ప్రారంభించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఆప్టికల్ మెటీరియల్ ప్రదర్శన కోసం, వారు క్వాంటం చుక్కల యొక్క రెండు వేర్వేరు రంగులని కలిపారు - అధిక రంగు సంతృప్తత మరియు ప్రకాశంతో టెలివిజన్ డిస్ప్లేలు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతున్న చిన్న నానోక్రిస్టల్స్. ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్‌తో సంగ్రహించిన చిత్రాలు ఏర్పడిన లాటిస్ కాంతి యొక్క డిఫ్రాక్షన్ పరిమితి (తరంగదైర్ఘ్యం) కంటే తక్కువ రంగు స్వచ్ఛతను నిర్వహించిందని తేలింది; ఈ ఆస్తి వివిధ ప్రదర్శన మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ టెక్నాలజీలలో గణనీయమైన రిజల్యూషన్ మెరుగుదలను అనుమతిస్తుంది.
"పదార్థాలు ఎలా ఏర్పడతాయో మరియు అవి ఎలా పనిచేస్తాయో మనం పునరాలోచించాలి" అని గ్యాంగ్ అన్నారు. . నానోమనాఫ్యాక్చరింగ్. "
DOE/బ్రూక్హావెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ అందించిన పదార్థాలు. గమనిక: శైలి మరియు పొడవు కోసం కంటెంట్ సవరించబడవచ్చు.
రోజువారీ మరియు వారపత్రిక నవీకరించబడిన సైన్స్డైలీ యొక్క ఉచిత ఇమెయిల్ వార్తాలేఖలతో తాజా సైన్స్ వార్తలను పొందండి. లేదా మీ RSS రీడర్‌లో గంటకు నవీకరించబడిన న్యూస్‌ఫీడ్‌లను చూడండి:
సైన్స్డైలీ గురించి మీరు ఏమనుకుంటున్నారో మాకు చెప్పండి - సానుకూల మరియు ప్రతికూల వ్యాఖ్యలను మేము స్వాగతిస్తున్నాము. సైట్ ఉపయోగించి ఏమైనా సమస్యలు ఉన్నాయా? ప్రశ్నలు?
పోస్ట్ సమయం: జనవరి -14-2020