Awọn onimo ijinlẹ sayensi ti ṣe agbekalẹ ipilẹ kan fun iṣakojọpọ awọn ohun elo nanosized, tabi “awọn ohun-ini nano,” ti awọn oriṣi ti o yatọ pupọ - inorganic tabi Organic - sinu awọn ẹya 3-D ti o fẹ. Botilẹjẹpe apejọ ti ara ẹni (SA) ti ni aṣeyọri ti lo lati ṣeto awọn ohun elo nanomaterials ti ọpọlọpọ awọn iru, ilana naa ti jẹ eto-pato ni pato, ti n ṣẹda awọn ẹya oriṣiriṣi ti o da lori awọn ohun-ini inu ti awọn ohun elo naa. Gẹgẹbi a ti royin ninu iwe ti a tẹjade loni ni Awọn ohun elo Iseda, ipilẹ DNA-programmable nanofabrication tuntun wọn le ṣee lo lati ṣeto ọpọlọpọ awọn ohun elo 3-D ni awọn ọna ti a fun ni aṣẹ kanna ni nanoscale (bilionuths ti mita kan), nibiti opiti alailẹgbẹ, kemikali , ati awọn miiran-ini farahan.
“Ọkan ninu awọn idi pataki ti SA kii ṣe ilana yiyan fun awọn ohun elo to wulo ni pe ilana SA kanna ko le ṣe lo kọja ọpọlọpọ awọn ohun elo lati ṣẹda awọn ilana aṣẹ 3-D kanna lati awọn oriṣiriṣi nanocomponents,” onkọwe ibaramu Oleg Gang salaye. Olori Ẹgbẹ Soft ati Bio Nanomaterials ni Ile-iṣẹ fun Awọn ohun elo Nanomaterials Iṣẹ (CFN) - Ẹka Agbara AMẸRIKA (DOE) ti Ile-iṣẹ Olumulo Imọ-jinlẹ ni Brookhaven Ile-iyẹwu ti Orilẹ-ede -- ati olukọ ọjọgbọn ti Imọ-ẹrọ Kemikali ati ti Fisiksi ti a lo ati Imọ-ẹrọ Ohun elo ni Imọ-ẹrọ Columbia. "Nibi, a ṣe atunṣe ilana SA lati awọn ohun-ini ohun elo nipasẹ sisẹ awọn fireemu DNA polyhedral ti o lagbara ti o le ṣabọ ọpọlọpọ awọn ohun-ara tabi awọn ohun-ara nano-ara, pẹlu awọn irin, awọn semikondokito, ati paapaa awọn ọlọjẹ ati awọn enzymu."
Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì náà ṣe àtúnṣe àwọn férémù DNA tí wọ́n fi ń ṣe nǹkan ní ìrísí cube, octahedron, àti tetrahedron. Inu awọn fireemu ni DNA "apa" ti o nikan nano-ohun pẹlu awọn tobaramu DNA ọkọọkan le dè si. Awọn ohun elo voxels wọnyi - isọpọ ti fireemu DNA ati nkan nano - jẹ awọn bulọọki ile lati eyiti awọn ẹya 3-D macroscale le ṣe. Awọn fireemu naa sopọ mọ ara wọn laibikita iru ohun nano-nkan ti o wa ninu (tabi rara) ni ibamu si awọn ilana ibaramu ti wọn jẹ koodu pẹlu ni awọn aaye wọn. Ti o da lori apẹrẹ wọn, awọn fireemu ni nọmba oriṣiriṣi ti awọn inaro ati nitorinaa ṣe agbekalẹ awọn ẹya ti o yatọ patapata. Eyikeyi nano-ohun ti gbalejo inu awọn fireemu ya lori wipe pato fireemu be.
Lati ṣe afihan ọna apejọ wọn, awọn onimo ijinlẹ sayensi ti yan irin (goolu) ati semiconducting (cadmium selenide) awọn ẹwẹ titobi ati amuaradagba kokoro-arun (streptavidin) gẹgẹbi awọn ohun alumọni ati awọn nkan nano Organic lati gbe sinu awọn fireemu DNA. Ni akọkọ, wọn jẹrisi iduroṣinṣin ti awọn fireemu DNA ati dida awọn ohun elo voxels nipasẹ aworan pẹlu awọn microscopes elekitironi ni CFN Electron Microscope Facility ati Van Andel Institute, eyiti o ni akojọpọ awọn ohun elo ti o ṣiṣẹ ni awọn iwọn otutu cryogenic fun awọn ayẹwo ti ibi. Wọn ṣe iwadii awọn ẹya lattice 3-D ni Coherent Hard X-ray Scattering and Complex Materials Scattering beamlines of the National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) -- Office DOE miiran ti Ohun elo Olumulo Imọ-jinlẹ ni Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Ọjọgbọn ti Imọ-ẹrọ Kemikali Sanat Kumar ati ẹgbẹ rẹ ṣe apẹẹrẹ iṣeṣiro ti n ṣafihan pe awọn ẹya idanwo ti a ṣe akiyesi (ti o da lori awọn ilana itọka x-ray) jẹ awọn iduroṣinṣin thermodynamic julọ julọ ti awọn ohun elo voxels le dagba.
"Awọn voxels ohun elo wọnyi gba wa laaye lati bẹrẹ lati lo awọn imọran ti o wa lati awọn ọta (ati awọn ohun elo) ati awọn kirisita ti wọn ṣe, ati gbejade imọ nla ati aaye data yii si awọn eto anfani ni nanoscale," Kumar salaye.
Awọn ọmọ ile-iwe Gang ni Columbia lẹhinna ṣe afihan bii pẹpẹ apejọ le ṣee lo lati wakọ iṣeto ti awọn iru ohun elo oriṣiriṣi meji pẹlu awọn iṣẹ ṣiṣe kemikali ati opiti. Ni ọran kan, wọn ṣajọpọ awọn enzymu meji, ṣiṣẹda awọn ọna 3-D pẹlu iwuwo iṣakojọpọ giga. Bi o tilẹ jẹ pe awọn enzymu ko yipada ni kemikali, wọn fihan nipa ilosoke mẹrin ni iṣẹ enzymatic. Awọn “nanoreactors” wọnyi le ṣee lo lati ṣe afọwọyi awọn aati kasikedi ati mu ki iṣelọpọ awọn ohun elo kemikali ṣiṣẹ. Fun ifihan ohun elo opiti, wọn dapọ awọn awọ oriṣiriṣi meji ti awọn aami kuatomu - awọn nanocrystals kekere ti o nlo lati ṣe awọn ifihan tẹlifisiọnu pẹlu itẹlọrun awọ giga ati imọlẹ. Awọn aworan ti o ya pẹlu maikirosikopu fluorescence fihan pe lattice ti a ṣẹda ṣe itọju mimọ awọ ni isalẹ opin diffraction (wefulenti) ti ina; Ohun-ini yii le gba laaye fun ilọsiwaju ipinnu pataki ni ọpọlọpọ ifihan ati awọn imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ opiti.
“A nilo lati tun ronu bi awọn ohun elo ṣe le ṣe agbekalẹ ati bii wọn ṣe n ṣiṣẹ,” Gang sọ. "Atunṣe atunṣe ohun elo le ma ṣe pataki; nìkan iṣakojọpọ awọn ohun elo ti o wa tẹlẹ ni awọn ọna titun le mu awọn ohun-ini wọn pọ sii. O pọju, ipilẹ wa le jẹ imọ-ẹrọ ti o ni agbara 'kọja 3-D titẹ sita ẹrọ' lati ṣakoso awọn ohun elo ni awọn iwọn kekere pupọ ati pẹlu awọn ohun elo ti o tobi ju ati awọn ohun elo ti o pọju. Lilo ọna kanna lati ṣe awọn lattices 3-D lati awọn ohun elo nano ti o fẹ ti awọn kilasi ohun elo ti o yatọ, ti o ṣepọ awọn ti yoo jẹ bibẹẹkọ ti ko ni ibamu, le ṣe iyipada. nanomanufacturing."
Awọn ohun elo ti a pese nipasẹ DOE/Brookhaven National Laboratory. Akiyesi: Akoonu le jẹ satunkọ fun ara ati ipari.
Gba awọn iroyin imọ-jinlẹ tuntun pẹlu awọn iwe iroyin imeeli ọfẹ ti ScienceDaily, imudojuiwọn lojoojumọ ati osẹ-sẹsẹ. Tabi wo awọn ifunni iroyin ni wakati kan ninu oluka RSS rẹ:
Sọ fun wa ohun ti o ro ti ScienceDaily - a ṣe itẹwọgba mejeeji rere ati awọn asọye odi. Ṣe awọn iṣoro eyikeyi nipa lilo aaye naa? Awọn ibeere?
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kini 14-2020