Ang mga siyentista nakahimo og plataporma alang sa pag-assemble sa nanosized nga materyal nga mga sangkap, o "nano-objects," nga lahi kaayo nga mga tipo - dili organiko o organiko - ngadto sa gitinguha nga 3-D nga mga istruktura. Bisan kung ang self-assembly (SA) malampuson nga gigamit sa pag-organisar sa mga nanomaterial sa daghang mga lahi, ang proseso labi ka piho sa sistema, nga nagpatunghag lainlaing mga istruktura base sa intrinsic nga mga kabtangan sa mga materyales. Ingon sa gitaho sa usa ka papel nga gipatik karon sa Nature Materials, ang ilang bag-ong DNA-programmable nga nanofabrication nga plataporma mahimong magamit sa pag-organisar sa lainlaing 3-D nga mga materyales sa parehas nga gireseta nga mga paagi sa nanoscale (billionth sa usa ka metro), diin ang talagsaon nga optical, kemikal. , ug uban pang mga kabtangan mitungha.
"Usa sa mga dagkong hinungdan ngano nga ang SA dili usa ka teknik nga kapilian alang sa praktikal nga mga aplikasyon mao nga ang parehas nga proseso sa SA dili magamit sa usa ka halapad nga mga materyales aron makamugna ang parehas nga 3-D nga gi-order nga mga arrays gikan sa lainlaing mga nanocomponents," gipasabut sa katugbang nga awtor nga si Oleg Gang , lider sa Soft and Bio Nanomaterials Group sa Center for Functional Nanomaterials (CFN) - usa ka US Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility sa Brookhaven National Laboratory - ug usa ka propesor sa Chemical Engineering ug sa Applied Physics ug Materials Science sa Columbia Engineering. "Dinhi, gibuak namon ang proseso sa SA gikan sa materyal nga mga kabtangan pinaagi sa pagdesinyo sa estrikto nga polyhedral nga mga frame sa DNA nga mahimong magsulud sa lainlaing dili organiko o organikong mga butang nga nano, lakip ang mga metal, semiconductors, ug bisan ang mga protina ug mga enzyme."
Ang mga siyentista nag-engineered ug sintetikong mga frame sa DNA sa porma sa usa ka cube, octahedron, ug tetrahedron. Sa sulod sa mga bayanan mao ang "mga bukton" sa DNA nga ang mga nano-object lamang nga adunay komplementaryong pagkasunod-sunod sa DNA ang mahimong mabugkos. Kini nga mga materyal nga voxels - ang panagsama sa frame sa DNA ug nano-object - mao ang mga bloke sa pagtukod diin mahimo ang macroscale 3-D nga mga istruktura. Ang mga bayanan nagkonektar sa usag usa bisan unsa nga matang sa nano-object ang naa sa sulod (o wala) sumala sa komplementaryong mga han-ay nga ilang gi-encode sa ilang mga vertices. Depende sa ilang porma, ang mga frame adunay lahi nga gidaghanon sa mga vertices ug sa ingon nagporma sa hingpit nga lainlaing mga istruktura. Ang bisan unsang nano-object nga gi-host sa sulod sa mga frame nagkuha nianang piho nga istruktura sa frame.
Aron ipakita ang ilang pamaagi sa asembliya, gipili sa mga siyentista ang metallic (bulawan) ug semiconducting (cadmium selenide) nanoparticle ug usa ka bacterial protein (streptavidin) isip inorganic ug organic nga nano-objects nga ibutang sa sulod sa DNA frames. Una, gipamatud-an nila ang integridad sa mga frame sa DNA ug pagporma sa mga materyal nga voxels pinaagi sa pag-imaging gamit ang mga electron microscope sa CFN Electron Microscopy Facility ug sa Van Andel Institute, nga adunay usa ka suite sa mga instrumento nga naglihok sa cryogenic nga temperatura alang sa biological nga mga sample. Gisusi dayon nila ang 3-D lattice structures sa Coherent Hard X-ray Scattering ug Complex Materials Scattering beamlines sa National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - laing DOE Office of Science User Facility sa Brookhaven Lab. Ang Columbia Engineering Bykhovsky Propesor sa Chemical Engineering nga si Sanat Kumar ug ang iyang grupo naghimo sa computational modeling nga nagpadayag nga ang mga eksperimento nga naobserbahan nga mga istruktura sa lattice (base sa x-ray scattering patterns) mao ang labing thermodynamically stable nga maporma sa mga materyal nga voxels.
"Kini nga mga materyal nga voxels nagtugot kanamo nga magsugod sa paggamit sa mga ideya nga nakuha gikan sa mga atomo (ug mga molekula) ug ang mga kristal nga ilang naporma, ug ibalhin kini nga daghang kahibalo ug database sa mga sistema nga interesado sa nanoscale," gipasabut ni Kumar.
Gipakita dayon sa mga estudyante sa Gang sa Columbia kung giunsa magamit ang plataporma sa asembliya sa pagduso sa organisasyon sa duha ka lainlaing klase sa mga materyales nga adunay kemikal ug optical function. Sa usa ka kaso, nag-co-assemble sila og duha ka enzyme, nga nagmugna og 3-D arrays nga adunay taas nga packing density. Bisan kung ang mga enzyme nagpabilin nga wala mausab sa kemikal, kini nagpakita sa upat ka pilo nga pagtaas sa kalihokan sa enzymatic. Kini nga mga "nanoreactors" mahimong magamit sa pagmaniobra sa mga reaksyon sa kaskad ug makahimo sa paghimo sa mga kemikal nga aktibo nga materyales. Para sa optical material demonstration, gisagol nila ang duha ka lain-laing mga kolor sa quantum dots — gagmay nga nanocrystals nga gigamit sa paghimo sa mga display sa telebisyon nga adunay taas nga saturation sa kolor ug kahayag. Ang mga hulagway nga nakuha gamit ang fluorescence microscope nagpakita nga ang naporma nga lattice nagmintinar sa kaputli sa kolor ubos sa diffraction limit (wavelength) sa kahayag; kini nga kabtangan mahimong magtugot alang sa hinungdanon nga pag-uswag sa resolusyon sa lainlaing mga teknolohiya sa pagpakita ug optical nga komunikasyon.
"Kinahanglan naton hunahunaon pag-usab kung giunsa ang mga materyales maporma ug kung giunsa kini molihok," ingon ni Gang. “Ang pagdesinyo pag-usab sa materyal mahimong dili kinahanglanon; Ang pagputos lamang sa mga kasamtangan nga mga materyales sa bag-ong mga paagi makapauswag sa ilang mga kabtangan. Posible, ang among plataporma mahimo’g usa ka makapaarang nga teknolohiya nga 'labaw sa 3-D nga pag-imprenta sa pag-imprenta' aron makontrol ang mga materyales sa labi ka gagmay nga mga timbangan ug adunay daghang lainlain nga materyal ug gidisenyo nga mga komposisyon. Ang paggamit sa parehas nga pamaagi aron maporma ang 3-D nga mga lattice gikan sa gitinguha nga nano-mga butang sa lainlaing mga klase sa materyal, nga naghiusa sa mga kung dili maisip nga dili magkatugma, mahimo’g magbag-o sa nanomanufacturing.
Mga materyales nga gihatag sa DOE/Brookhaven National Laboratory. Mubo nga sulat: Ang sulod mahimong i-edit alang sa estilo ug gitas-on.
Kuhaa ang pinakabag-o nga balita sa siyensya gamit ang libre nga mga newsletter sa email sa ScienceDaily, nga gi-update matag adlaw ug kada semana. O tan-awa ang matag oras nga updated nga mga newsfeed sa imong RSS reader:
Isulti kanamo kung unsa ang imong gihunahuna sa ScienceDaily — gidawat namon ang positibo ug negatibo nga mga komento. Adunay mga problema sa paggamit sa site? Mga pangutana?
Oras sa pag-post: Hul-04-2022