ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພັດທະນາເວທີສໍາລັບການປະກອບອົງປະກອບວັດສະດຸ nanosized, ຫຼື "ວັດຖຸ nano," ຂອງປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍ - ອະນົງຄະທາດຫຼືອິນຊີ - ເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງ 3-D ທີ່ຕ້ອງການ.ເຖິງແມ່ນວ່າການປະກອບດ້ວຍຕົນເອງ (SA) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນເພື່ອຈັດຕັ້ງອຸປະກອນ nanomaterials ຂອງຫຼາຍຊະນິດ, ຂະບວນການແມ່ນສະເພາະລະບົບທີ່ສຸດ, ການສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໂດຍອີງໃສ່ຄຸນສົມບັດພາຍໃນຂອງວັດສະດຸ.ດັ່ງທີ່ໄດ້ລາຍງານໃນເອກະສານທີ່ຈັດພີມມາໃນມື້ນີ້ໃນ Nature Materials, ແພລະຕະຟອມ nanofabrication DNA ທີ່ສາມາດດໍາເນີນໂຄງການໃຫມ່ຂອງພວກເຂົາເພື່ອຈັດຕັ້ງອຸປະກອນ 3-D ຕ່າງໆໃນແບບດຽວກັນທີ່ກໍານົດໄວ້ໃນລະດັບ nanoscale (ຫຼາຍຕື້ແມັດ), ບ່ອນທີ່ optical, ສານເຄມີທີ່ເປັນເອກະລັກ. , ແລະຄຸນສົມບັດອື່ນໆເກີດຂື້ນ.
"ຫນຶ່ງໃນເຫດຜົນທີ່ສໍາຄັນວ່າເປັນຫຍັງ SA ບໍ່ແມ່ນເຕັກນິກທາງເລືອກສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງແມ່ນວ່າຂະບວນການ SA ດຽວກັນບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນທົ່ວອຸປະກອນທີ່ກວ້າງຂວາງເພື່ອສ້າງ arrays 3-D ທີ່ຄືກັນຈາກ nanocomponents ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ," Oleg Gang ອະທິບາຍ. ຜູ້ນໍາຂອງກຸ່ມ Soft and Bio Nanomaterials ຢູ່ສູນອຸປະກອນ Nanomaterials (CFN) — ຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ (DOE) ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven — ແລະອາຈານສອນວິຊາວິສະວະກໍາເຄມີ ແລະວິທະຍາສາດດ້ານຟີຊິກ ແລະວັດສະດຸ. ທີ່ Columbia Engineering."ທີ່ນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ແຍກຂະບວນການ SA ຈາກຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸໂດຍການອອກແບບກອບ DNA polyhedral ແຂງທີ່ສາມາດຫຸ້ມຫໍ່ວັດຖຸອະນົງຄະທາດຫຼືອິນຊີຕ່າງໆ, ລວມທັງໂລຫະ, semiconductors, ແລະແມ້ກະທັ້ງທາດໂປຼຕີນແລະ enzymes."
ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ອອກແບບກອບ DNA ສັງເຄາະໃນຮູບແບບຂອງ cube, octahedron, ແລະ tetrahedron.ພາຍໃນກອບແມ່ນ DNA "ແຂນ" ທີ່ມີພຽງແຕ່ວັດຖຸ nano ທີ່ມີລໍາດັບ DNA ເສີມທີ່ສາມາດຜູກມັດໄດ້.voxels ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ - ການລວມຕົວຂອງກອບ DNA ແລະ nano-object - ແມ່ນສິ່ງກໍ່ສ້າງທີ່ໂຄງສ້າງ 3-D ມະຫາພາກສາມາດເຮັດໄດ້.ກອບເຊື່ອມຕໍ່ກັນແລະກັນໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງສິ່ງທີ່ປະເພດຂອງ nano-object ພາຍໃນ (ຫຼືບໍ່) ຕາມລໍາດັບທີ່ສົມບູນທີ່ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກເຂົ້າລະຫັດກັບຈຸດຕັ້ງຂອງເຂົາເຈົ້າ.ອີງຕາມຮູບຮ່າງຂອງພວກມັນ, ກອບມີຕົວເລກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງແນວຕັ້ງແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນທັງຫມົດ.ວັດຖຸ nano-object ໃດທີ່ໂຮດຢູ່ພາຍໃນເຟຣມໃຊ້ເວລາໃນໂຄງສ້າງກອບສະເພາະນັ້ນ.
ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການປະກອບຂອງເຂົາເຈົ້າ, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ເລືອກ nanoparticles ໂລຫະ (ຄໍາ) ແລະ semiconducting (cadmium selenide) ແລະທາດໂປຼຕີນຈາກເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ (streptavidin) ເປັນວັດຖຸອະນົງຄະທາດແລະອິນຊີຂອງນາໂນເພື່ອວາງໄວ້ພາຍໃນກອບ DNA.ຫນ້າທໍາອິດ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຢືນຢັນຄວາມສົມບູນຂອງກອບ DNA ແລະການສ້າງຕັ້ງຂອງ voxels ວັດສະດຸໂດຍການຖ່າຍຮູບດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ CFN Electron Microscopy Facility ແລະສະຖາບັນ Van Andel, ເຊິ່ງມີຊຸດເຄື່ອງມືທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມ cryogenic ສໍາລັບຕົວຢ່າງທາງຊີວະພາບ.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສຶກສາໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍ 3-D ຢູ່ທີ່ Coherent Hard X-ray Scattering and Complex Materials Scattering beamlines of the National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) — ຫ້ອງການຜູ້ໃຊ້ວິທະຍາສາດອີກແຫ່ງຂອງ DOE ຢູ່ Brookhaven Lab.Columbia Engineering Bykhovsky ສາດສະດາຈານຂອງວິສະວະກໍາເຄມີ Sanat Kumar ແລະກຸ່ມຂອງລາວໄດ້ດໍາເນີນການສ້າງແບບຈໍາລອງການຄິດໄລ່ທີ່ເປີດເຜີຍວ່າໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍທີ່ສັງເກດເຫັນໂດຍການທົດລອງ (ອີງໃສ່ຮູບແບບການກະແຈກກະຈາຍ x-ray) ແມ່ນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ thermodynamic ທີ່ສຸດທີ່ voxels ວັດສະດຸສາມາດສ້າງໄດ້.
Kumar ອະທິບາຍວ່າ "voxels ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເລີ່ມໃຊ້ແນວຄວາມຄິດທີ່ມາຈາກອະຕອມ (ແລະໂມເລກຸນ) ແລະໄປເຊຍກັນທີ່ພວກມັນສ້າງຂື້ນ, ແລະສົ່ງຄວາມຮູ້ແລະຖານຂໍ້ມູນອັນໃຫຍ່ຫຼວງນີ້ໄປສູ່ລະບົບທີ່ມີຄວາມສົນໃຈໃນລະດັບ nano,".
ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ນັກສຶກສາຂອງ Gang ຢູ່ Columbia ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການທີ່ເວທີປະກອບສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຂັບເຄື່ອນອົງການຈັດຕັ້ງຂອງສອງປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸທີ່ມີຫນ້າທີ່ເຄມີແລະ optical.ໃນກໍລະນີຫນຶ່ງ, ພວກເຂົາເຈົ້າສົມທົບສອງ enzymes, ສ້າງ arrays 3-D ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງບັນຈຸສູງ.ເຖິງແມ່ນວ່າ enzymes ຍັງຄົງບໍ່ປ່ຽນແປງທາງເຄມີ, ພວກເຂົາເຈົ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນສີ່ເທົ່າຂອງກິດຈະກໍາ enzymatic.ເຫຼົ່ານີ້ "nanoreactors" ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ manipulate ປະຕິກິລິຍາ cascade ແລະເຮັດໃຫ້ການຜະລິດຂອງວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວທາງເຄມີ.ສໍາລັບການສາທິດອຸປະກອນ optical, ພວກເຂົາເຈົ້າປະສົມສອງສີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຈຸດ quantum - nanocrystals ຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ໂທລະພາບທີ່ມີສີອີ່ມຕົວສູງແລະຄວາມສະຫວ່າງ.ຮູບພາບທີ່ຖ່າຍດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດ fluorescence ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສັ້ນໄຍທີ່ສ້າງຂຶ້ນໄດ້ຮັກສາຄວາມບໍລິສຸດຂອງສີທີ່ຕໍ່າກວ່າຂອບເຂດຈໍາກັດການກະຈາຍຂອງແສງ (ຄວາມຍາວຄື້ນ);ຄຸນສົມບັດນີ້ສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ມີການປັບປຸງຄວາມລະອຽດທີ່ສໍາຄັນໃນຈໍສະແດງຜົນແລະເຕັກໂນໂລຢີການສື່ສານ optical ຕ່າງໆ.
ທ່ານ Gang ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາຕ້ອງຄິດຄືນວ່າວັດສະດຸສາມາດຖືກສ້າງຂື້ນໄດ້ແນວໃດແລະພວກມັນເຮັດວຽກແນວໃດ," Gang ເວົ້າ.“ການອອກແບບໃໝ່ຂອງວັດສະດຸອາດຈະບໍ່ຈຳເປັນ;ພຽງແຕ່ການຫຸ້ມຫໍ່ວັດຖຸທີ່ມີຢູ່ແລ້ວໃນຮູບແບບໃຫມ່ສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຄຸນສົມບັດຂອງເຂົາເຈົ້າ.ທ່າແຮງ, ແພລດຟອມຂອງພວກເຮົາສາມາດເປັນເທກໂນໂລຍີທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ 'ນອກເໜືອໄປຈາກການຜະລິດການພິມ 3 ມິຕິ' ເພື່ອຄວບຄຸມວັດສະດຸໃນຂະໜາດທີ່ນ້ອຍກວ່າ ແລະ ມີຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງວັດສະດຸ ແລະອົງປະກອບທີ່ອອກແບບມາ.ການນໍາໃຊ້ວິທີການດຽວກັນເພື່ອສ້າງ lattices 3-D ຈາກວັດຖຸ nano ທີ່ຕ້ອງການຂອງປະເພດວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ການລວມເອົາສິ່ງເຫຼົ່ານັ້ນທີ່ຈະຖືກພິຈາລະນາວ່າບໍ່ເຂົ້າກັນ, ສາມາດປະຕິວັດການຜະລິດ nanomanufacturing ໄດ້.”
ວັດສະດຸສະໜອງໃຫ້ໂດຍ DOE/Brookhaven National Laboratory.ຫມາຍເຫດ: ເນື້ອຫາອາດຈະຖືກແກ້ໄຂສໍາລັບຮູບແບບແລະຄວາມຍາວ.
ໄດ້ຮັບຂ່າວວິທະຍາສາດຫລ້າສຸດທີ່ມີຈົດຫມາຍຂ່າວທາງອີເມລ໌ຟຣີຂອງ ScienceDaily, ການປັບປຸງປະຈໍາວັນແລະປະຈໍາອາທິດ.ຫຼືເບິ່ງຂ່າວການປັບປຸງປະຈໍາຊົ່ວໂມງໃນຜູ້ອ່ານ RSS ຂອງທ່ານ:
ບອກພວກເຮົາວ່າທ່ານຄິດແນວໃດກັບ ScienceDaily — ພວກເຮົາຍິນດີຕ້ອນຮັບທັງຄໍາຄິດເຫັນທາງບວກ ແລະທາງລົບ.ມີບັນຫາໃດໆໃນການນໍາໃຊ້ເວັບໄຊທ໌?ຄໍາຖາມ?
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-04-2022