Para ilmuwan wis ngembangake platform kanggo ngrakit komponen materi ukuran nano, utawa "obyek nano," saka jinis sing beda banget - anorganik utawa organik - dadi struktur 3-D sing dikarepake. Sanadyan rakitan mandhiri (SA) wis kasil digunakake kanggo ngatur nanomaterial saka sawetara jinis, proses kasebut pancen khusus sistem, ngasilake struktur sing beda adhedhasar sifat intrinsik saka bahan kasebut. Kaya sing dilaporake ing kertas sing diterbitake dina iki ing Bahan Alam, platform nanofabrikasi DNA-programmable anyar sing bisa diterapake kanggo ngatur macem-macem bahan 3-D kanthi cara sing padha ing skala nano (miliar-milyar meter), ing ngendi optik unik, kimia. , lan properti liyane muncul.
"Salah sawijining alasan utama kenapa SA ora dadi teknik pilihan kanggo aplikasi praktis yaiku proses SA sing padha ora bisa diterapake ing macem-macem bahan kanggo nggawe susunan pesenan 3-D sing padha saka nanokomponen sing beda," jelas penulis Oleg Gang. , pimpinan saka Soft and Bio Nanomaterials Group ing Center for Functional Nanomaterials (CFN) - Departemen Energi AS (DOE) Office of Science User Facility ing Brookhaven National Laboratory - lan profesor Teknik Kimia lan Fisika Terapan lan Ilmu Material ing Columbia Engineering. "Ing kene, kita misahake proses SA saka sifat materi kanthi ngrancang pigura DNA polyhedral kaku sing bisa ngekapsulasi macem-macem obyek nano anorganik utawa organik, kalebu logam, semikonduktor, lan uga protein lan enzim."
Para ilmuwan ngrancang pigura DNA sintetik kanthi bentuk kubus, octahedron, lan tetrahedron. Ing jero pigura ana "lengen" DNA sing mung bisa diikat karo obyek nano kanthi urutan DNA pelengkap. Voxels materi iki - integrasi pigura DNA lan obyek nano - minangka blok bangunan saka struktur 3-D macroscale bisa digawe. Bingkai kasebut nyambungake siji lan sijine tanpa preduli saka jinis nano-obyek sing ana ing njero (utawa ora) miturut urutan pelengkap sing dienkode ing simpul kasebut. Gumantung saka wujude, pigura duwe nomer vertex sing beda-beda lan kanthi mangkono mbentuk struktur sing beda. Sembarang obyek nano sing di-host ing jero pigura njupuk struktur pigura tartamtu kasebut.
Kanggo nduduhake pendekatan perakitan, para ilmuwan milih nanopartikel metalik (emas) lan semikonduktor (cadmium selenide) lan protein bakteri (streptavidin) minangka obyek nano anorganik lan organik sing bakal dilebokake ing jero pigura DNA. Kaping pisanan, dheweke ngonfirmasi integritas pigura DNA lan pembentukan voxel materi kanthi pencitraan nganggo mikroskop elektron ing Fasilitas Mikroskop Elektron CFN lan Institut Van Andel, sing nduweni piranti instrumen sing beroperasi ing suhu cryogenic kanggo sampel biologi. Dheweke banjur nyelidiki struktur kisi 3-D ing Coherent Hard X-ray Scattering and Complex Materials Scattering beamlines of National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - liyane DOE Office of Science User Facility ing Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Profesor Teknik Kimia Sanat Kumar lan klompoke nindakake pemodelan komputasi ngungkapake yen struktur kisi sing diamati kanthi eksperimen (adhedhasar pola panyebaran sinar-x) minangka struktur sing paling stabil kanthi termodinamika sing bisa dibentuk dening voxel materi.
"Voxels materi iki ngidini kita miwiti nggunakake gagasan sing asalé saka atom (lan molekul) lan kristal sing dibentuk, lan port kawruh lan database iki kanggo sistem kapentingan ing nanoscale," jelas Kumar.
Siswa Gang ing Columbia banjur nuduhake carane platform perakitan bisa digunakake kanggo nyopir organisasi rong jinis bahan kanthi fungsi kimia lan optik. Ing siji kasus, padha co-nglumpuk loro enzim, nggawe susunan 3-D karo Kapadhetan packing dhuwur. Sanadyan enzim kasebut tetep ora owah sacara kimia, nanging nuduhake peningkatan aktivitas enzimatik kaping papat. "Nanoreactors" iki bisa digunakake kanggo ngapusi reaksi kaskade lan ngaktifake fabrikasi bahan aktif kimia. Kanggo demonstrasi materi optik, padha nyampur rong warna titik kuantum - nanokristal cilik sing digunakake kanggo nggawe layar televisi kanthi jenuh warna lan padhang sing dhuwur. Gambar sing dijupuk nganggo mikroskop fluoresensi nuduhake yen kisi sing dibentuk njaga kemurnian warna ing ngisor watesan difraksi (dawa gelombang) cahya; properti iki bisa ngidini kanggo dandan resolusi pinunjul ing macem-macem tampilan lan teknologi komunikasi optik.
"Kita kudu mikir maneh carane bahan bisa dibentuk lan cara kerjane," ujare Gang. "Desain ulang materi bisa uga ora perlu; mung ngemas bahan sing wis ana kanthi cara anyar bisa nambah sifate. Potensial, platform kita bisa dadi teknologi 'ngluwihi manufaktur cetak 3-D' kanggo ngontrol bahan kanthi skala sing luwih cilik lan kanthi macem-macem bahan lan komposisi sing dirancang. Nggunakake pendekatan sing padha kanggo mbentuk kisi-kisi 3-D saka obyek nano sing dikarepake saka kelas materi sing beda-beda, nggabungake sing bisa dianggep ora kompatibel, bisa ngowahi revolusi nanomanufacturing.
Bahan sing diwenehake dening DOE/Brookhaven National Laboratory. Cathetan: Isi bisa diowahi kanggo gaya lan dawa.
Entuk warta ilmu paling anyar nganggo buletin email gratis ScienceDaily, dianyari saben dina lan saben minggu. Utawa deleng newsfeed sing dianyari saben jam ing maca RSS sampeyan:
Marang kita apa sampeyan mikir ScienceDaily - kita nampa komentar positif lan negatif. Duwe masalah nggunakake situs kasebut? Pitakonan?
Wektu kirim: Jul-04-2022