Олимон платформаеро барои ҷамъ кардани ҷузъҳои моддии наноандоза ё "нано-объектҳо"-и намудҳои хеле гуногун - ғайриорганикӣ ё органикӣ - ба сохторҳои дилхоҳи 3-D таҳия кардаанд. Гарчанде ки худмонтажкунӣ (SA) барои ташкили наноматериалҳои якчанд намуд бомуваффақият истифода шудааст, ин раванд хеле ба система хос буд ва дар асоси хосиятҳои дохилии мавод сохторҳои гуногун тавлид мекард. Тавре ки дар мақолае, ки имрӯз дар Nature Materials нашр шудааст, гузориш дода мешавад, платформаи нави нанофабрикатсияи ДНК-и онҳо метавонад барои ташкили маводҳои гуногуни 3-D бо ҳамон тарзҳои муқарраршуда дар наномасштаб (миллиардҳо як метр), ки дар он ҷо беназири оптикӣ, кимиёвӣ мавҷуд аст, истифода бурда мешавад. , ва дигар хосиятхо пайдо мешаванд.
"Яке аз сабабҳои асосии он, ки чаро SA як усули интихоб барои барномаҳои амалӣ нест, дар он аст, ки як раванди SA дар доираи васеи маводҳо барои эҷоди массивҳои якхелаи 3-D фармоишӣ аз нанокомпонентҳои гуногун татбиқ карда намешавад" гуфт муаллифи коршинос Олег Ганг. , роҳбари гурӯҳи Soft and Bio Nanomaterials дар Маркази наноматериалҳои функсионалӣ (CFN) - Идораи корбари илмии Департаменти энергетикаи ИМА (DOE) Муассиса дар Лабораторияи Миллии Брукхавен - ва профессори муҳандисии кимиё ва физикаи амалӣ ва илми мавод дар муҳандисии Колумбия. "Дар ин ҷо, мо раванди SA-ро аз хосиятҳои моддӣ тавассути тарҳрезии чаҳорчӯбаҳои сахти ДНК-и полиэдралӣ ҷудо кардем, ки метавонанд нано-объектҳои гуногуни ғайриорганикӣ ё органикӣ, аз ҷумла металлҳо, нимноқилҳо ва ҳатто сафедаҳо ва ферментҳоро фаро гиранд."
Олимон чаҳорчӯбаҳои синтетикии ДНК-ро дар шакли куб, октаэдр ва тетраэдр сохтанд. Дар дохили чаҳорчӯбаҳои ДНК "аслоҳо" мавҷуданд, ки танҳо нано-объектҳо бо пайдарпаии ДНК-и иловагӣ метавонанд пайваст шаванд. Ин вокселҳои моддӣ - ҳамгироии чаҳорчӯбаи ДНК ва нано-объект - блокҳои сохтмонӣ мебошанд, ки аз онҳо сохторҳои макромикёси 3-D сохтан мумкин аст. Чаҳорчӯба новобаста аз он ки дар дохили кадом намуди нано-объект мавҷуд аст (ё не) мувофиқи пайдарпаии иловагие, ки онҳо дар қуллаҳои худ рамзгузорӣ шудаанд, ба ҳамдигар пайваст мешаванд. Вобаста аз шакли худ, чаҳорчӯбаҳо шумораи гуногуни қуллаҳо доранд ва аз ин рӯ сохторҳои тамоман гуногунро ташкил медиҳанд. Ҳама гуна нано-объектҳое, ки дар дохили чаҳорчӯба ҷойгир шудаанд, сохтори чаҳорчӯбаи мушаххасро мегиранд.
Барои нишон додани равиши ҷамъоварии онҳо, олимон нанозарраҳои металлӣ (тилло) ва нимноқил (селениди кадмий) ва протеини бактериявӣ (стрептавидин) ҳамчун нано-объектҳои ғайриорганикӣ ва органикӣ, ки дар дохили чаҳорчӯбаҳои ДНК ҷойгир карда мешаванд, интихоб карданд. Аввалан, онҳо якпорчагии чаҳорчӯбаҳои ДНК ва ташаккули вокселҳои моддиро тавассути тасвири микроскопҳои электронӣ дар Таҷҳизоти микроскопии электронии CFN ва Институти Ван Андел, ки дорои маҷмӯи асбобҳое мебошанд, ки дар ҳарорати криогенӣ барои намунаҳои биологӣ кор мекунанд, тасдиқ карданд. Сипас онҳо сохторҳои торҳои 3-D-ро дар хатҳои парокандаи рентгении сахт ва пароканда кардани маводҳои мураккаби манбаи нури миллии синхротрон II (NSLS-II) - боз як Дафтари DOE дар Лабораторияи Брукхавен санҷиданд. Профессори муҳандисии кимиёи Колумбия Быховский Санат Кумар ва гурӯҳи ӯ моделсозии ҳисоббарориро анҷом доданд, ки нишон доданд, ки сохторҳои таҷрибавӣ мушоҳидашуда (дар асоси намунаҳои парокандашавии рентген) сохторҳои аз ҷиҳати термодинамикӣ устувортарин мебошанд, ки вокселҳои моддӣ ба вуҷуд оварда метавонанд.
"Ин вокселҳои моддӣ ба мо имкон медиҳанд, ки ғояҳоеро, ки аз атомҳо (ва молекулаҳо) ва кристаллҳое, ки онҳо ташкил медиҳанд, оғоз кунем ва ин дониш ва пойгоҳи додаҳоро ба системаҳои мавриди таваҷҷӯҳи наномикёс интиқол диҳем" гуфт Кумар.
Пас аз он донишҷӯёни Ганг дар Колумбия нишон доданд, ки чӣ гуна платформаи васлкунӣ метавонад барои ташкили ду намуди маводи гуногун бо функсияҳои кимиёвӣ ва оптикӣ истифода шавад. Дар як ҳолат, онҳо ду ферментро якҷоя ҷамъ карда, массивҳои 3-D-ро бо зичии баланди бастабандӣ эҷод карданд. Гарчанде ки ферментҳо аз ҷиҳати химиявӣ бетағйир монданд, онҳо тақрибан чор маротиба зиёд шудани фаъолияти ферментативиро нишон доданд. Ин «нанореакторҳо» метавонанд барои коркарди реаксияҳои каскадӣ истифода шаванд ва барои истеҳсоли маводи аз ҷиҳати кимиёвӣ фаъол мусоидат кунанд. Барои намоиши маводи оптикӣ, онҳо ду рангҳои гуногуни нуқтаҳои квантиро омехта карданд - нанокристалҳои ночиз, ки барои сохтани дисплейҳои телевизионӣ бо тобиши ранг ва равшании баланд истифода мешаванд. Тасвирхое, ки бо микроскопи флуоресценти гирифта шудаанд, нишон доданд, ки торчаи ташкилшуда тозагии рангро аз хадди дифраксионии (дарозии мавч) нур пасттар нигох медорад; ин амвол метавонад барои беҳтар кардани ҳалли назаррас дар технологияҳои гуногуни намоиш ва коммуникатсияи оптикӣ имкон диҳад.
"Мо бояд аз нав дида бароем, ки чӣ гуна маводҳоро ташкил кардан мумкин аст ва чӣ гуна онҳо кор мекунанд" гуфт Ганг. «Азнавсозии моддӣ шояд лозим набошад; танҳо бо роҳҳои нав бастабандии маводи мавҷуда метавонад хосиятҳои онҳоро беҳтар гардонад. Эҳтимол, платформаи мо метавонад як технологияи "бештар аз истеҳсоли чопи 3-D" бошад, ки маводҳоро дар миқёси хеле хурдтар ва бо навъҳои зиёди мавод ва композитсияҳои тарҳрезӣ назорат кунад. Истифодаи як равиш барои ташаккули торҳои 3-D аз нано-объектҳои дилхоҳи синфҳои гуногуни моддӣ, ҳамгироӣ кардани онҳое, ки дар акси ҳол номувофиқ ҳисобида мешаванд, метавонад наномаҳсулотро инқилоб кунад. ”
Маводҳое, ки аз ҷониби лабораторияи миллии DOE/Brookhaven пешниҳод шудаанд. Эзоҳ: Мундариҷа метавонад аз рӯи услуб ва дарозӣ таҳрир карда шавад.
Бо бюллетенҳои электронии ройгони ScienceDaily, ки ҳар рӯз ва ҳарҳафта нав карда мешаванд, ахбори охирини илмро гиред. Ё дар хонандаи RSS-и худ каналҳои нави ҳарсоата навшударо бубинед:
Ба мо бигӯед, ки шумо дар бораи ScienceDaily чӣ фикр доред - мо шарҳҳои мусбат ва манфиро қабул мекунем. Истифодаи сайт ягон мушкилот доред? Саволҳо?
Вақти фиристодан: июл-04-2022