Syantis yo te devlope yon platfòm pou rasanble konpozan materyèl nanoze, oswa "nano-objè," nan kalite trè diferan - inòganik oswa òganik - nan estrikti 3-D vle. Menm si pwòp tèt ou-asanble (SA) te itilize avèk siksè pou òganize nanomateryèl nan plizyè kalite, pwosesis la te trè espesifik nan sistèm, jenere estrikti diferan ki baze sou pwopriyete yo intrinsèques nan materyèl yo. Jan nou te rapòte nan yon papye ki te pibliye jodi a nan Nature Materials, yo ka aplike nouvo platfòm nanofabrikasyon ADN ki pwograme yo pou òganize yon varyete materyèl 3-D nan menm fason yo preskri nan nanoskal la (milya mèt), kote inik optik, pwodui chimik. , ak lòt pwopriyete parèt.
"Youn nan pi gwo rezon ki fè SA se pa yon teknik chwa pou aplikasyon pratik se ke menm pwosesis SA a pa ka aplike nan yon pakèt materyèl pou kreye ranje ki idantik 3-D òdone soti nan diferan nanokonpozan," te eksplike korespondan otè Oleg Gang. , lidè Gwoup Soft ak Bio Nanomateryèl nan Sant pou Nanomateryèl Fonksyonèl (CFN) — yon Etablisman Itilizatè Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken (DOE) nan Brookhaven National Laboratory — ak yon pwofesè nan Jeni Chimik ak nan Fizik Aplike ak Syans Materyèl nan Columbia Jeni. "Isit la, nou dekouple pwosesis SA a soti nan pwopriyete materyèl nan konsepsyon ankadreman rijid ADN polièdrik ki ka ankapsile divès nano-objè inòganik oswa òganik, ki gen ladan metal, semi-conducteurs, e menm pwoteyin ak anzim."
Syantis yo te kreye ankadreman ADN sentetik nan fòm yon kib, oktaèd, ak tetraèd. Anndan ankadreman yo se "bra" ADN ke sèlman nano-objè ki gen sekans ADN konplemantè a ka mare. Vòksèl materyèl sa yo - entegrasyon ankadreman ADN ak nano-objè - se blòk bilding nan ki estrikti macroscale 3-D ka fèt. Ankadreman yo konekte youn ak lòt kèlkeswa ki kalite nano-objè andedan (oswa ou pa) dapre sekans konplemantè yo kode ak nan somè yo. Tou depan de fòm yo, ankadreman yo gen yon kantite diferan nan somè e konsa fòme estrikti totalman diferan. Nenpòt nano-objè anime andedan ankadreman yo pran estrikti ankadreman espesifik sa a.
Pou demontre apwòch asanble yo, syantis yo te chwazi nanopartikil metalik (lò) ak semi-conducteurs (selenide Kadmyòm) ak yon pwoteyin bakteri (streptavidin) kòm nano-objè inòganik ak òganik yo dwe mete andedan ankadreman ADN yo. Premyèman, yo te konfime entegrite ankadreman ADN yo ak fòmasyon voxels materyèl pa imajine ak mikwoskòp elèktron nan CFN Electron Microscopy Facility ak Enstiti Van Andel, ki gen yon seri enstriman ki opere nan tanperati kriyojenik pou echantiyon byolojik. Lè sa a, yo te sonde estrikti lasi 3-D yo nan liy limyè Coherent Hard X-ray Scattering ak Complex Materials Scattering nan National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - yon lòt Etablisman Itilizatè Biwo Syans DOE nan Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Pwofesè nan Jeni Chimik Sanat Kumar ak gwoup li a te fè modèl enfòmatik ki revele ke estrikti lasi yo obsève eksperimantal (ki baze sou modèl yo gaye radyografi) se yo menm tèrmodinamikman ki pi estab ke voxels materyèl yo te kapab fòme.
"Voxels materyèl sa yo pèmèt nou kòmanse sèvi ak lide ki sòti nan atòm (ak molekil) ak kristal yo ke yo fòme, epi pote konesans sa a vas ak baz done nan sistèm nan enterè nan nanoskal la," Kumar eksplike.
Lè sa a, elèv Gang yo nan Columbia te montre kouman platfòm asanble a ta ka itilize pou kondwi òganizasyon an nan de diferan kalite materyèl ak fonksyon chimik ak optik. Nan yon ka, yo ko-reyini de anzim, kreye etalaj 3-D ak yon dansite anbalaj segondè. Menm si anzim yo te rete chimikman chanje, yo te montre anviwon yon ogmantasyon kat fwa nan aktivite anzimatik. "Nanoreactors" sa yo ta ka itilize pou manipile reyaksyon kaskad epi pèmèt fabrikasyon materyèl chimikman aktif. Pou demonstrasyon materyèl optik la, yo melanje de koulè diferan nan pwen pwopòsyon - ti nanokristal ke yo te itilize pou fè ekspozisyon televizyon ak saturation koulè segondè ak klète. Imaj yo te kaptire ak yon mikwoskòp fliyoresan te montre ke lasi ki te fòme a kenbe pite koulè anba limit diffraction (longèdonn) limyè; pwopriyete sa a ta ka pèmèt amelyorasyon siyifikatif rezolisyon nan divès kalite ekspozisyon ak teknoloji kominikasyon optik.
"Nou bezwen repanse kijan materyèl yo ka fòme ak ki jan yo fonksyone," te di Gang. “Redesign materyèl yo ka pa nesesè; tou senpleman anbalaj materyèl ki deja egziste nan nouvo fason ka amelyore pwopriyete yo. Potansyèlman, platfòm nou an ta ka yon teknoloji pèmèt 'pi lwen pase fabrikasyon enprime 3-D' pou kontwole materyèl nan echèl ki pi piti anpil epi ak pi gwo varyete materyèl ak konpozisyon ki fèt. Sèvi ak menm apwòch la pou fòme lasi 3-D soti nan nano-objè vle nan diferan klas materyèl, entegre sa yo ki otreman ta konsidere kòm enkonpatib, ta ka revolisyone nanomanufacturing."
Materyèl DOE/Brookhaven National Laboratory bay. Nòt: Kontni an ka modifye pou style ak longè.
Jwenn dènye nouvèl syans yo ak bilten imel gratis ScienceDaily, mete ajou chak jou ak chak semèn. Oswa gade nouvèl chak èdtan nan lektè RSS ou a:
Di nou sa ou panse de ScienceDaily - nou akeyi kòmantè pozitif ak negatif. Èske w gen nenpòt pwoblèm lè l sèvi avèk sit la? Kesyon?
Lè poste: 04-Jul-2022