D'fhorbair eolaithe ardán chun comhpháirteanna ábhair nanosaithe a chur le chéile, nó “nana-réada,” de chineálacha an-difriúla-neamhorgánach nó orgánach-i struchtúir inmhianaithe 3-D. Cé gur úsáideadh féin-tionól (SA) go rathúil chun nana-ábhair de chineálacha éagsúla a eagrú, tá an próiseas thar a bheith sonrach don chóras, ag cruthú struchtúir dhifriúla bunaithe ar airíonna intreacha na n-ábhar. Mar a tuairiscíodh i bpáipéar a foilsíodh inniu in Ábhair Dúlra, is féidir a n-ardán nanofabrication nua DNA-ríomhchlárúcháin a chur i bhfeidhm chun éagsúlacht ábhar 3-D a eagrú ar na bealaí forordaithe céanna ag nanascála (billiún billiún de mhéadar), áit a dtagann airíonna optúla, ceimiceacha agus eile chun cinn.
“Ceann de na príomhchúiseanna nach bhfuil SA ina theicníc de rogha d'iarratais phraiticiúla ná nach féidir an próiseas SA céanna a chur i bhfeidhm thar raon leathan ábhar chun eagair chomhionanna 3-D a chruthú ó nana-chomhghleacaithe éagsúla,” a mhínigh an t-údar comhfhreagrach Oleg Gang, ceannaire bog agus bith-nana-ábhair na n-úsáideoirí san Eolaíocht ag an Ionad le haghaidh na nana-ábhair Fheidhmiúla Nanomaterials (CFN de chuid na nOifigí Fuinnimh (CFN de chuid na nOifigí Fuinnimh (A DHÉANTAÍOCHT (DOOK OIFIG FOOK (DOOK FOOK (DOOK OIFIG (DOOK OIFIG (DOOK OIFIG (NANOOTOOK FOIKN FOKN (NANOMOT FOIKN FOIKNÍOCHT (NANOMOT NANOMATES (NANÍOCHT) Oifig Saotharlann - agus ollamh le hinnealtóireacht cheimiceach agus le fisic fheidhmeach agus eolaíocht ábhar ag Columbia Engineering. “Anseo, rinne muid díchúpláil ar an bpróiseas SA ó airíonna ábhartha trí fhrámaí dochta DNA polyhedral a dhearadh ar féidir leo nana-oibialacha neamhorgánacha nó orgánacha éagsúla a chuimsiú, lena n-áirítear miotail, leathsheoltóirí, agus fiú próitéiní agus einsímí.”
Rinne na heolaithe innealtóireacht ar fhrámaí DNA sintéiseacha i gcruth ciúb, octahedron, agus tetrahedron. Laistigh de na frámaí tá “airm” DNA nach féidir ach nana-oibiachtúla leis an seicheamh DNA comhlántach a cheangal. Is iad na voxels ábhartha seo-comhtháthú an fhráma DNA agus nana-réada-na bloic thógála as ar féidir struchtúir 3-D macroscale a dhéanamh. Nascann na frámaí lena chéile beag beann ar an gcineál nana-réada atá taobh istigh (nó nach bhfuil) de réir na seichimh chomhlántacha a bhfuil siad ionchódaithe leo ag a n-rinn. Ag brath ar a gcruth, tá líon difriúil rinn ag frámaí agus dá bhrí sin cruthaíonn siad struchtúir atá go hiomlán difriúil. Tógann aon nana-oibiachtúla a óstáiltear taobh istigh de na frámaí an struchtúr fráma sonrach sin.
Chun a gcur chuige cóimeála a léiriú, roghnaigh na heolaithe nanacháithníní miotalacha (ór) agus leathsheolta (caidmiam selenide) agus próitéin bhaictéarach (streptavidin) mar na nana-oibiachtúla neamhorgánacha agus orgánacha a chur taobh istigh de na frámaí DNA. Ar an gcéad dul síos, dheimhnigh siad sláine na bhfrámaí DNA agus foirmiú voxels ábhair trí íomháú le micreascóip leictreon ag an tsaoráid micreascópachta leictreon CFN agus ag Institiúid Van Andel, a bhfuil sraith ionstraimí ann a fheidhmíonn ag teochtaí crióigineacha do shamplaí bitheolaíocha. Ansin rinne siad na struchtúir laitíse 3-D a fhiosrú ag an scaipthe X-ghathaithe crua-chomhleanúnach agus ábhair chasta ag scaipeadh beamlines den Fhoinse Solais Synchrotron Náisiúnta II (NSLS-II)-Áis Úsáideora Eolaíochta eile ag Brookhaven Lab. Rinne Columbia Engineering Bykhovsky Ollamh le hInnealtóireacht Cheimiceach Sanat Kumar agus a ghrúpa samhaltú ríomhaireachtúil ag nochtadh gurbh iad na struchtúir laitíse a breathnaíodh go turgnamhach (bunaithe ar na patrúin scaipthe X-gha) na cinn is cobhsaí go teirmidinimiciúil a d'fhéadfadh na voxels ábhair a chruthú.
“Cuireann na voxels ábhair seo ar ár gcumas tús a chur le smaointe a dhíorthaítear ó adaimh (agus móilíní) agus na criostail a fhoirmíonn siad, agus an t -eolas agus an bunachar sonraí ollmhór seo a chur ar fáil do chórais spéise ag an nanascáil,” a mhínigh Kumar.
Léirigh mic léinn Gang ag Columbia ansin conas a d'fhéadfaí an t -ardán tionóil a úsáid chun dhá chineál ábhair éagsúla a thiomáint le feidhmeanna ceimiceacha agus optúla. I gcás amháin, rinne siad dhá einsím a chomhcheangal, ag cruthú eagair 3-D le dlús ardphacála. Cé nár athraíodh na heinsímí go ceimiceach, léirigh siad faoi mhéadú ceithre huaire i ngníomhaíocht einsímeach. D'fhéadfaí na “nanoreactors” seo a úsáid chun frithghníomhartha easghluaiseachta a láimhseáil agus chun ábhair atá gníomhach go ceimiceach a dhéanamh. Maidir leis an taispeántas ábhair optúla, mheas siad dhá dhath dhifriúla poncanna candamacha - nanocrystals beag bídeach atá á n -úsáid chun taispeántais teilifíse a dhéanamh le sáithiú agus gile ard -dath. Léirigh íomhánna a gabhadh le micreascóp fluaraiseachta gur choinnigh an laitíse íonacht dath faoi bhun na teorann díraonta (tonnfhad) an tsolais; D'fhéadfadh an mhaoin seo feabhas suntasach a chur ar réiteach réitigh i dteicneolaíochtaí éagsúla taispeána agus cumarsáide optúla.
“Ní mór dúinn athmhachnamh a dhéanamh ar conas is féidir ábhair a fhoirmiú agus conas a fheidhmíonn siad,” a dúirt Gang. “B'fhéidir nach mbeidh gá le hathdhearadh ábhair; Níl ort ach pacáistiú ábhair atá ann cheana féin ar bhealaí nua a d'fhéadfadh a gcuid maoine a fheabhsú. D'fhéadfadh sé go mbeadh ár n-ardán ina theicneolaíocht chumasaithe 'níos faide ná déantúsaíocht priontála 3-D' chun ábhair a rialú ag scálaí i bhfad níos lú agus le héagsúlacht ábhair níos mó agus le cumadóireachtaí deartha. Ag baint úsáide as an gcur chuige céanna maidir le laitíní 3-D a fhoirmiú ó nana-oibialacha inmhianaithe de ranganna ábhair éagsúla, d’fhéadfadh siad iad siúd a mheastar a bheith neamh-chomhoiriúnach a chomhtháthú, a chomhtháthú.
Ábhair a chuir Saotharlann Náisiúnta Doe/Brookhaven ar fáil. Nóta: Is féidir an t -ábhar a chur in eagar le haghaidh stíl agus fad.
Faigh an nuacht eolaíochta is déanaí le nuachtlitreacha ríomhphoist saor in aisce ScienceDaily, nuashonraithe go laethúil agus go seachtainiúil. Nó féach ar na nuachtáin atá nuashonraithe in aghaidh na huaire i do léitheoir RSS:
Inis dúinn cad a cheapann tú faoi ScienceDaily - cuirimid fáilte roimh thuairimí dearfacha agus diúltacha araon. An bhfuil aon fhadhbanna agat ag baint úsáide as an suíomh? Ceisteanna?
Am Post: JUL-04-2022