Zanyaran platformek ji bo komkirina pêkhateyên materyalên nanomezin, an "nano-objeyên" ji celebên pir cûda - neorganîk an organîk - di nav avahiyên 3-D yên xwestî de pêşxistine. Her çend xwe-komkirin (SA) bi serkeftî ji bo organîzekirina nanomaterialên çend celeb hatiye bikar anîn jî, pêvajo pir bi pergalê ve girêdayî ye, û li gorî taybetmendiyên hundurîn ên materyalan avahiyên cûda çêdike. Wekî ku di gotarek ku îro di Nature Materials de hatî weşandin de hatî ragihandin, platforma wan a nû ya nanoçêkirinê ya bernamekirî ya DNA-yê dikare were sepandin da ku cûrbecûr materyalên 3-D bi heman awayên diyarkirî di pîvana nano de (milyardehiya metreyekê) organîze bike, ku taybetmendiyên optîkî, kîmyewî û yên din ên bêhempa derdikevin holê.
Nivîskarê têkildar Oleg Gang, serokê Koma Nanomateryalên Nerm û Biyo li Navenda Nanomateryalên Fonksiyonel (CFN) - Tesîseke Bikarhênerê Ofîsa Zanistê ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî (DOE) li Laboratuwara Neteweyî ya Brookhaven - û profesorê Endezyariya Kîmyewî û Fîzîka Bikaranînî û Zanista Materyalan li Endezyariya Columbia, rave kir: "Yek ji sedemên sereke ku çima SA ne teknîkek bijartî ye ji bo sepanên pratîkî ev e ku heman pêvajoya SA nikare li ser rêzek fireh ji materyalan were sepandin da ku rêzikên 3-D yên yekreng ji nanopêkhateyên cûda biafirîne." "Li vir, me pêvajoya SA ji taybetmendiyên materyalê bi sêwirandina çarçoveyên DNA yên piralî yên hişk ku dikarin nano-objeyên cûda yên neorganîk an organîk, di nav de metal, nîvconductor, û tewra proteîn û enzîman, dorpêç bikin, veqetand."
Zanayan çarçoveyên DNA-ya sentetîk bi şiklê kub, oktahedron û tetrahedron çêkirin. Di hundirê çarçoveyan de "milên" DNA-yê hene ku tenê nano-objeyên bi rêza DNA-ya temamker dikarin bi wan ve girêbidin. Ev vokselên materyal - entegrasyona çarçoveya DNA û nano-objeyê - blokên avahiyê ne ku ji wan avahiyên 3-D yên di asta makro de dikarin werin çêkirin. Çarçove bêyî ku celebê nano-objeyê di hundurê de be (an na) li gorî rêzikên temamker ên ku ew bi wan re li lûtkeyên xwe kodkirî ne, bi hev ve girêdidin. Li gorî şiklê xwe, çarçove hejmareke cûda ya lûtkeyên wan hene û bi vî rengî avahiyên bi tevahî cûda çêdikin. Her nano-objeyek ku di hundurê çarçoveyan de tê hilanîn wê avahiya çarçoveya taybetî digire.
Ji bo nîşandana rêbaza xwe ya komkirinê, zanyaran nanopartikulên metalîk (zêr) û nîvconductor (kadmiyûm selenîd) û proteînek bakterî (streptavidin) wekî nano-objeyên neorganîk û organîk hilbijartin ku di nav çarçoveyên DNAyê de werin danîn. Pêşî, wan bi wênekirina bi mîkroskopên elektronîkî li Tesîsa Mîkroskopiya Elektronîkî ya CFN û Enstîtuya Van Andel, ku komek amûrên ku di germahiyên krîyojenîk de ji bo nimûneyên biyolojîk dixebitin, yekparebûna çarçoveyên DNAyê û avakirina vokselên materyalê piştrast kirin. Dûv re wan avahiyên torê yên 3-D li xetên tîrêjê yên Belavbûna Tîrêjên X yên Hevgirtî û Belavbûna Materyalên Kompleks ên Çavkaniya Ronahiya Synchrotron a Neteweyî II (NSLS-II) - Tesîseke Bikarhênerê Nivîsgeha Zanistê ya DOE li Laboratoriya Brookhaven - lêkolîn kirin. Profesorê Endezyariya Kîmyewî ya Endezyariya Columbia Bykhovsky Sanat Kumar û koma wî modelkirina hesabkerî pêk anîn ku eşkere kir ku avahiyên torê yên ku bi ceribandinê hatine dîtin (li ser bingeha şablonên belavbûna tîrêjên X) yên herî termodînamîkî yên ku vokselên materyal dikarin çêbikin bûn.
Kumar rave kir ku "Ev vokselên materyalî dihêlin ku em dest bi karanîna ramanên ji atom (û molekul) û krîstalên ku ew çêdikin bikin, û vê zanîn û databasa berfireh veguhezînin pergalên balkêş ên di pîvana nanoyê de."
Xwendekarên Gang li Columbia dû re nîşan dan ku platforma komkirinê çawa dikare were bikar anîn da ku rêxistina du celebên cûda yên materyalan bi fonksiyonên kîmyewî û optîkî bimeşîne. Di rewşekê de, wan du enzîm bi hev re kom kirin, rêzikên 3-D bi dendika pakkirinê ya bilind çêkirin. Her çend enzîm ji hêla kîmyewî ve neguherî man jî, wan çalakiya enzîmatîk bi qasî çar qat zêdebûn nîşan dan. Ev "nanoreaktor" dikarin werin bikar anîn da ku reaksiyonên kaskadê manîpule bikin û çêkirina materyalên kîmyewî yên çalak gengaz bikin. Ji bo xwenîşandana materyalê optîkî, wan du rengên cûda yên xalên kûantûmê tevlihev kirin - nanokristalên piçûk ên ku ji bo çêkirina dîmenderên televîzyonê bi têrbûna rengîn û geşbûna bilind têne bikar anîn. Wêneyên ku bi mîkroskopa fluoresansê hatine girtin nîşan dan ku tora çêkirî paqijiya rengan di binê sînorê difraksiyonê (dirêjahiya pêlê) ya ronahiyê de diparêze; ev taybetmendî dikare rê bide başbûnek girîng a çareseriyê di teknolojiyên cûda yên pêşandan û ragihandina optîkî de.
Gang got, "Divê em ji nû ve li ser çawaniya çêkirina materyalan û çawaniya fonksiyona wan bifikirin. Dibe ku ji nû ve sêwirandina materyalan ne hewce be; tenê pakkirina materyalên heyî bi awayên nû dikare taybetmendiyên wan baştir bike. Bi potansiyelî, platforma me dikare bibe teknolojiyek çalak 'ji derveyî çêkirina çapkirina 3-D' da ku materyalan di pîvanên pir piçûktir de û bi cûrbecûr materyal û pêkhateyên sêwirandî yên mezintir kontrol bike. Bikaranîna heman nêzîkatiyê ji bo çêkirina torên 3-D ji nano-objeyên xwestî yên çînên materyalên cûda, entegrekirina yên ku wekî din ne lihevhatî têne hesibandin, dikare şoreşek di çêkirina nano de çêbike."
Materyal ji hêla DOE/Brookhaven National Laboratory ve hatine peyda kirin. Nîşe: Naverok dikare ji bo şêwaz û dirêjahiyê were sererast kirin.
Nûçeyên zanistî yên herî dawî bi bultenên e-nameyê yên belaş ên ScienceDaily bistînin, ku rojane û heftane têne nûvekirin. An jî di xwendevana RSS-ya xwe de nûçeyên ku her demjimêr têne nûvekirin bibînin:
Ji me re bibêjin hûn li ser ScienceDaily çi difikirin — em hem şîroveyên erênî û hem jî yên neyînî pêşwazî dikin. Di karanîna malperê de pirsgirêkek we heye? Pirs hene?
Dema weşandinê: Tîrmeh-04-2022