ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພັດທະນາເວທີສໍາລັບການປະກອບອົງປະກອບວັດສະດຸ nanosized, ຫຼື "nano-objects," 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.
"ຫນຶ່ງໃນເຫດຜົນທີ່ສໍາຄັນທີ່ SA ບໍ່ແມ່ນເຕັກນິກທາງເລືອກສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງແມ່ນວ່າຂະບວນການ SA ດຽວກັນບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນທົ່ວອຸປະກອນທີ່ກວ້າງຂວາງເພື່ອສ້າງ arrays 3-D ທີ່ຄືກັນຈາກ nanocomponents ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ," Oleg Gang ອະທິບາຍ. ຜູ້ນໍາຂອງກຸ່ມ Soft and Bio Nanomaterials ທີ່ສູນສໍາລັບ Functional Nanomaterials (CFN) -- ຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ (DOE) ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven -- ແລະອາຈານສອນວິສະວະກໍາເຄມີແລະຟີຊິກແລະ ວິທະຍາສາດວັດສະດຸທີ່ 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 ທີ່ສົມບູນສາມາດຜູກມັດໄດ້.voxels ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ - ການລວມຕົວຂອງກອບ DNA ແລະ nano-object - ແມ່ນສິ່ງກໍ່ສ້າງທີ່ໂຄງສ້າງ 3-D ມະຫາພາກສາມາດເຮັດໄດ້.ກອບເຊື່ອມຕໍ່ກັນແລະກັນໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງສິ່ງທີ່ປະເພດຂອງ nano-object ພາຍໃນ (ຫຼືບໍ່) ອີງຕາມລໍາດັບທີ່ສົມບູນທີ່ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກເຂົ້າລະຫັດກັບຈຸດຕັ້ງຂອງເຂົາເຈົ້າ.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.ຈາກນັ້ນເຂົາເຈົ້າໄດ້ສຳຫຼວດໂຄງສ້າງເສັ້ນດ່າງ 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 ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົາເລີ່ມນໍາໃຊ້ແນວຄວາມຄິດທີ່ມາຈາກອະຕອມ (ແລະໂມເລກຸນ) ແລະໄປເຊຍກັນທີ່ພວກມັນປະກອບ, ແລະສົ່ງຄວາມຮູ້ແລະຖານຂໍ້ມູນອັນກວ້າງຂວາງນີ້ໄປສູ່ລະບົບທີ່ມີຄວາມສົນໃຈໃນລະດັບ nanoscale," Kumar ອະທິບາຍ.
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, ພວກເຂົາເຈົ້າປະສົມສອງສີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ quantum dots - nanocrystals ຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ໂທລະພາບທີ່ມີສີອີ່ມຕົວສູງແລະຄວາມສະຫວ່າງ.ຮູບພາບທີ່ຖ່າຍດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດ fluorescence ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສັ້ນໄຍທີ່ສ້າງຂຶ້ນໄດ້ຮັກສາຄວາມບໍລິສຸດຂອງສີທີ່ຕໍ່າກວ່າຂອບເຂດຈໍາກັດການກະຈາຍຂອງແສງ (ຄວາມຍາວຄື້ນ);ຄຸນສົມບັດນີ້ສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ມີການປັບປຸງຄວາມລະອຽດທີ່ສໍາຄັນໃນຈໍສະແດງຜົນແລະເຕັກໂນໂລຢີການສື່ສານ optical ຕ່າງໆ.
ທ່ານ Gang ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາຕ້ອງຄິດຄືນວ່າວັດສະດຸສາມາດຖືກສ້າງຂື້ນໄດ້ແນວໃດແລະພວກມັນເຮັດວຽກແນວໃດ," Gang ເວົ້າ."ການອອກແບບໃຫມ່ຂອງວັດສະດຸອາດຈະບໍ່ຈໍາເປັນ; ພຽງແຕ່ການຫຸ້ມຫໍ່ວັດສະດຸທີ່ມີຢູ່ດ້ວຍວິທີໃຫມ່ກໍ່ສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຄຸນສົມບັດຂອງມັນໄດ້. ທ່າແຮງ, ເວທີຂອງພວກເຮົາອາດຈະເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ "ນອກເຫນືອຈາກການຜະລິດການພິມ 3-D" ເພື່ອຄວບຄຸມວັດສະດຸໃນລະດັບຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແລະມີຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງວັດສະດຸຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ການນໍາໃຊ້ວິທີການດຽວກັນເພື່ອສ້າງເປັນ lattices 3-D ຈາກ nano-objects ທີ່ຕ້ອງການຂອງປະເພດວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ປະສົມປະສານທີ່ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນຈະຖືກພິຈາລະນາວ່າບໍ່ເຂົ້າກັນໄດ້, ສາມາດປະຕິວັດ nanomanufacturing ໄດ້."
ວັດສະດຸສະໜອງໃຫ້ໂດຍ DOE/Brookhaven National Laboratory.ຫມາຍເຫດ: ເນື້ອຫາອາດຈະຖືກແກ້ໄຂສໍາລັບຮູບແບບແລະຄວາມຍາວ.
ໄດ້ຮັບຂ່າວວິທະຍາສາດຫລ້າສຸດທີ່ມີຈົດຫມາຍຂ່າວທາງອີເມລ໌ຟຣີຂອງ ScienceDaily, ການປັບປຸງປະຈໍາວັນແລະປະຈໍາອາທິດ.ຫຼືເບິ່ງຂ່າວການປັບປຸງປະຈໍາຊົ່ວໂມງໃນຜູ້ອ່ານ RSS ຂອງທ່ານ:
ບອກພວກເຮົາວ່າທ່ານຄິດແນວໃດກັບ ScienceDaily -- ພວກເຮົາຍິນດີຕ້ອນຮັບທັງຄໍາຄິດເຫັນທາງບວກ ແລະທາງລົບ.ມີບັນຫາໃດໆໃນການນໍາໃຊ້ເວັບໄຊທ໌?ຄໍາຖາມ?
ເວລາປະກາດ: 14-01-2020