Zientzialariek nano tamainako materialen osagaiak edo "nano-objektuak" oso mota desberdinetakoak —inorganikoak edo organikoak— biltzeko plataforma bat garatu dute nahi diren 3D egituretan.Automuntaia (SA) hainbat motatako nanomaterialak antolatzeko arrakastaz erabili bada ere, prozesua oso sistemaren espezifikoa izan da, materialen berezko propietateetan oinarritutako egitura desberdinak sortuz.Gaur Nature Materials aldizkarian argitaratutako artikulu batean jakinarazi dutenez, haien DNA-programagarria den nanofabrikazio-plataforma berria aplika daiteke 3D-ko hainbat material antolatzeko agindutako modu berean nanoeskalan (metro baten milioiren), non optiko eta kimiko bakarra. , eta beste propietate batzuk sortzen dira.
"SA aplikazio praktikoetarako aukeratutako teknika ez izatearen arrazoi nagusietako bat da SA prozesu bera ezin dela material sorta zabal batean aplikatu nanoosagai desberdinetatik 3-D ordenatutako matrize berdinak sortzeko", azaldu du dagokion egilea Oleg Gang-ek. , Nanomaterial Funtzionalen Zentroko (CFN) Center for Functional Nanomaterials Taldeko liderra —AEBetako Energia Saileko (DOE) Zientzia Erabiltzaileen Bulegoa Brookhaven National Laboratory— eta Ingeniaritza Kimikoko eta Fisika Aplikatuko eta Materialen Zientziako irakaslea. Columbia Ingeniaritzan."Hemen, SA prozesua material propietateetatik desakoplatu dugu DNA-marko poliedriko zurrunak diseinatuz, hainbat nanoobjektu inorganiko edo organiko kapsulatu ditzaketenak, metalak, erdieroaleak eta baita proteinak eta entzimak barne".
Zientzialariek DNA sintetikoko markoak diseinatu zituzten kubo, oktaedro eta tetraedro baten formarekin.Markoen barruan DNA sekuentzia osagarria duten nanoobjektuak soilik lotu ditzaketen DNA "besoak" daude.Material voxel hauek - DNA markoaren eta nano-objektuaren integrazioa - makroeskala 3-D egiturak egin daitezkeen eraikuntza-blokeak dira.Fotogramak elkarren artean konektatzen dira, barnean zer nano-objektu dagoen (edo ez) kontuan hartu gabe, haien erpinetan kodetzen diren sekuentzia osagarrien arabera.Formaren arabera, markoek erpin kopuru desberdina dute eta, beraz, egitura guztiz desberdinak osatzen dituzte.Markoen barruan ostatatutako edozein nanoobjektuek marko-egitura zehatz hori hartzen dute.
Haien muntaketa-ikuspegia erakusteko, zientzialariek nanopartikula metalikoak (urrea) eta erdieroaleak (kadmio seleniuroa) eta proteina bakteriano bat (estreptabidina) hautatu zituzten DNA-markoen barruan kokatu beharreko nano-objektu inorganiko eta organiko gisa.Lehenik eta behin, DNA markoen osotasuna eta material voxelen eraketa baieztatu zuten mikroskopio elektronikoekin irudiak eginez CFN Elektronikoko Mikroskopia Instalazioan eta Van Andel Institutuan, zeinak lagin biologikoetarako tenperatura kriogenikoetan funtzionatzen duten tresna multzo bat baitu.Ondoren, 3-D sareko egiturak ikertu zituzten National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) Coherent Hard X-ray Scattering eta Complex Materials Scattering beamline - Brookhaven Lab-eko beste DOE Office of Science User Facility.Columbia Engineering Bykhovsky Ingeniaritza Kimikoko irakasleak Sanat Kumar eta bere taldeak modelizazio konputazionala egin zuten agerian utziz esperimentalki behatutako sare-egiturak (X izpien sakabanatze-ereduetan oinarrituta) material voxelek era ditzaketen termodinamikoki egonkorrenak zirela.
"Boxel material horiei esker, atomoetatik (eta molekuletatik) eta horiek osatzen dituzten kristaletatik eratorritako ideiak erabiltzen hastea eta ezagutza eta datu-base zabal hori nanoeskalan interesgarri diren sistemetara eramateko", azaldu du Kumarrek.
Gang-eko Columbiako ikasleek, ondoren, muntaketa-plataforma nola erabil daitekeen frogatu zuten funtzio kimiko eta optikoak dituzten bi material mota ezberdinen antolaketa gidatzeko.Kasu batean, bi entzima bateratu zituzten, eta ontziratzeko dentsitate handiko 3-D arrayak sortu zituzten.Entzimak kimikoki aldatu gabe geratu ziren arren, jarduera entzimatikoaren lau aldiz handitu zen."Nano-erreaktore" hauek kaskadako erreakzioak manipulatzeko eta material kimikoki aktiboen fabrikazioa ahalbidetzeko erabil litezke.Material optikoaren erakustaldirako, puntu kuantikoen bi kolore ezberdin nahastu zituzten: kolore saturazio eta distira handiko telebista pantailak egiteko erabiltzen ari diren nanokristal txikiak.Fluoreszentzia-mikroskopioarekin ateratako irudiek erakutsi zuten eratutako sareak kolorearen garbitasuna mantentzen zuela argiaren difrakzio-mugaren (uhin-luzera) azpitik;propietate honek bereizmen hobekuntza nabarmena ahalbidetu dezake pantaila eta komunikazio optikoko hainbat teknologiatan.
"Materialak nola era daitezkeen eta nola funtzionatzen duten birplanteatu behar dugu", esan du Gangek.«Materialaren birdiseinua agian ez da beharrezkoa;lehendik dauden materialak modu berrietan ontziratzea besterik gabe haien propietateak hobetu ditzake.Potentzialki, gure plataforma "3-D inprimaketaren fabrikaziotik haratago" teknologia ahalbidetzailea izan liteke materialak eskala askoz txikiagoan eta material aniztasun handiagoz eta diseinatutako konposizioekin kontrolatzeko.Planteamendu bera erabiltzeak 3-D sareak osatzeko material klase desberdinetako nanoobjektu desiratuak, bestela bateraezintzat hartuko liratekeenak integratuz, nanofabrikazioa iraul dezake".
DOE/Brookhaven National Laboratory-k emandako materialak.Oharra: edukia estiloa eta luzera dela eta edita daiteke.
Jaso zientzia-albisteak ScienceDaily-ren doako posta elektronikoko buletinekin, egunero eta astero eguneratzen direnak.Edo ikusi orduko eguneratutako albisteak zure RSS irakurgailuan:
Esan iezaguzu zer iruditzen zaizun ScienceDaily-ri buruz; iruzkin positiboak zein negatiboak ongi etorriak ditugu.Arazorik al duzu webgunea erabiltzeko?Galderak?
Argitalpenaren ordua: 2022-04-07