Olimlar nano o'lchamdagi material komponentlarini yoki juda turli xil - noorganik yoki organik "nano-ob'ektlarni" kerakli 3-D tuzilmalariga yig'ish uchun platformani ishlab chiqdilar.Garchi o'z-o'zini yig'ish (SA) bir necha turdagi nanomateriallarni tartibga solish uchun muvaffaqiyatli qo'llanilgan bo'lsa-da, bu jarayon juda tizimga xos bo'lib, materiallarning o'ziga xos xususiyatlariga asoslangan turli tuzilmalarni yaratdi.Bugun Nature Materials jurnalida chop etilgan maqolada xabar qilinganidek, ularning yangi DNK-dasturlashtiriladigan nanofabrikatsion platformasi turli xil 3D-materiallarni bir xil belgilangan usullarda nano miqyosda (metrning milliarddan bir qismi) tashkil qilish uchun qo'llanilishi mumkin, bu erda noyob optik, kimyoviy , va boshqa xususiyatlar paydo bo'ladi.
"SA amaliy qo'llanmalar uchun tanlanmaydigan texnikaning asosiy sabablaridan biri shundaki, bir xil SA jarayonini turli xil nanokomponentlardan bir xil 3-D tartibli massivlarni yaratish uchun keng turdagi materiallarda qo'llash mumkin emas", deb tushuntirdi muxbir muallifi Oleg Gang. , Funktsional nanomateriallar markazi (CFN)dagi Yumshoq va bio nanomateriallar guruhi rahbari -- AQSh Energetika vazirligi (DOE) Brukxaven Milliy laboratoriyasidagi Ilmiy foydalanuvchilar bo'limi -- kimyo muhandisligi va amaliy fizika professori va Kolumbiya muhandisligida materialshunoslik."Bu erda biz turli noorganik yoki organik nano-ob'ektlarni, jumladan, metallar, yarim o'tkazgichlar va hatto oqsillar va fermentlarni qamrab oladigan qattiq ko'pburchak DNK ramkalarini loyihalash orqali SA jarayonini moddiy xususiyatlardan ajratdik."
Olimlar kub, oktaedr va tetraedr shaklidagi sintetik DNK ramkalarini yaratdilar.Ramkalar ichida DNK "qo'llari" mavjud bo'lib, ular bilan faqat to'ldiruvchi DNK ketma-ketligiga ega nano-ob'ektlar bog'lanishi mumkin.Ushbu moddiy voksellar -- DNK ramkasi va nano-ob'ektning integratsiyasi - makro miqyosli 3-D tuzilmalarini yaratish mumkin bo'lgan qurilish bloklari.Ramkalar qanday nano-ob'ekt ichida (yoki bo'lmagan) bo'lishidan qat'i nazar, ularning uchlarida kodlangan qo'shimcha ketma-ketliklarga ko'ra bir-biriga ulanadi.Shakliga qarab, ramkalar turli xil sonli uchlarga ega va shuning uchun butunlay boshqa tuzilmalarni hosil qiladi.Ramkalar ichida joylashgan har qanday nano-ob'ektlar o'ziga xos ramka tuzilishini oladi.
O'zlarining yig'ish yondashuvini namoyish qilish uchun olimlar DNK ramkalari ichiga joylashtiriladigan noorganik va organik nano-ob'ektlar sifatida metall (oltin) va yarim o'tkazgich (kadmiy selenid) nanozarrachalarni va bakterial oqsilni (streptavidin) tanladilar.Birinchidan, ular DNK ramkalarining yaxlitligini va biologik namunalar uchun kriyojenik haroratda ishlaydigan asboblar to'plamiga ega bo'lgan CFN elektron mikroskopiya muassasasi va Van Andel institutida elektron mikroskoplar yordamida tasvirlash orqali moddiy voksellarning shakllanishini tasdiqladilar.Keyin ular Brookhaven Laboratoriyasidagi yana bir DOE Ilmiy foydalanuvchilar muassasasi bo'limi bo'lgan Milliy Sinxrotron yorug'lik manbai II (NSLS-II) ning kogerent qattiq rentgen nurlarining tarqalishi va murakkab materiallarning tarqalish nurlari chiziqlarida 3 o'lchamli panjara tuzilmalarini tekshirdilar.Columbia Engineering Byxovskiy Kimyoviy muhandislik professori San'at Kumar va uning guruhi eksperimental kuzatilgan panjara tuzilmalari (rentgen nurlarining tarqalish naqshlari asosida) moddiy voksellar hosil qilishi mumkin bo'lgan termodinamik jihatdan eng barqaror tuzilmalar ekanligini aniqlaydigan hisoblash modelini amalga oshirdilar.
"Ushbu moddiy voksellar bizga atomlar (va molekulalar) va ular hosil qiladigan kristallardan olingan g'oyalardan foydalanishni boshlashga imkon beradi va bu keng bilim va ma'lumotlar bazasini nano o'lchamdagi qiziqish tizimlariga o'tkazadi", deb tushuntirdi Kumar.
Keyin Kolumbiyadagi Gang talabalari yig'ish platformasidan kimyoviy va optik funktsiyalarga ega bo'lgan ikki xil turdagi materiallarni tashkil qilishda qanday foydalanish mumkinligini namoyish etdilar.Bir holatda, ular ikkita fermentni birgalikda yig'ib, yuqori o'rash zichligiga ega 3-D massivlarni yaratdilar.Fermentlar kimyoviy jihatdan o'zgarmagan bo'lsa-da, ular fermentativ faollikning taxminan to'rt baravar oshishini ko'rsatdilar.Ushbu "nanoreaktorlar" kaskad reaktsiyalarini boshqarish va kimyoviy faol materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.Optik materiallarni namoyish qilish uchun ular kvant nuqtalarining ikki xil rangini aralashtirdilar - ranglarning to'yinganligi va yorqinligi yuqori bo'lgan televizor displeylarini yaratish uchun ishlatiladigan mayda nanokristallar.Floresan mikroskop bilan olingan tasvirlar hosil bo'lgan panjara yorug'likning diffraktsiya chegarasidan (to'lqin uzunligi) past rang tozaligini saqlab qolganligini ko'rsatdi;bu xususiyat turli displey va optik aloqa texnologiyalarida aniqlikni sezilarli darajada yaxshilash imkonini berishi mumkin.
"Biz materiallar qanday hosil bo'lishi va ular qanday ishlashini qayta ko'rib chiqishimiz kerak", dedi Gang."Materialni qayta loyihalash zarurati bo'lmasligi mumkin; shunchaki mavjud materiallarni yangi usullar bilan qadoqlash ularning xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Potentsial, bizning platformamiz materiallarni ancha kichikroq va ko'proq materiallar xilma-xilligi bilan boshqarish uchun "3-D bosma ishlab chiqarishdan tashqari" imkon beruvchi texnologiya bo'lishi mumkin. Turli xil materiallar sinfidagi kerakli nano-obyektlardan 3 o‘lchamli panjaralar yaratish uchun xuddi shunday yondashuvdan foydalanish, aks holda mos kelmaydigan deb hisoblanganlarni birlashtirish nanomal ishlab chiqarishda inqilob qilishi mumkin”.
DOE/Brookhaven milliy laboratoriyasi tomonidan taqdim etilgan materiallar.Eslatma: Tarkib uslub va uzunlikka qarab tahrirlanishi mumkin.
ScienceDaily-ning har kuni va har hafta yangilanib turadigan bepul elektron pochta xabarnomalari bilan so'nggi fan yangiliklarini oling.Yoki RSS o'quvchida soatlik yangilanadigan yangiliklar tasmalarini ko'ring:
ScienceDaily haqida fikringizni bildiring -- biz ijobiy va salbiy sharhlarni qabul qilamiz.Saytdan foydalanishda muammolar bormi?Savollar?
Yuborilgan vaqt: 2020 yil 14-yanvar