Nanotechnologia

Tworzenie aktywnych optycznie struktur możliwe przy użyciu DNA, nanocząstek i litografii

Naukowcy z Northwestern University opracowali jedyną w swoim rodzaju technikę tworzenia całkowicie nowych klas materiałów i urządzeń optycznych.

Zespół naukowców wykorzystał złote nanocząsteczki o różnych rozmiarach i kształtach oraz nici DNA i ułożył je w dwóch i trzech wymiarach, tworząc optycznie aktywne supersieci. Struktury o określonych konfiguracjach można zaprogramować poprzez wybór typu cząstek, jak i ich sekwencji, aby umożliwić wykazywanie praktycznie dowolnego koloru w całym spektrum widzialnym. Naukowcy będą mogli wykorzystać potężną i elastyczną technikę do budowy metamateriałów – materiałów nie występujących w przyrodzie – dla szeregu zastosowań, w tym czujników medycznych i środowiskowych.

Technika ta łączy w sobie starą metodę wytwarzania – litografię top-down – metodę stosowaną do tworzenia chipów komputerowych z nową, programowalną samoorganizacją „napędzaną” przez DNA. Zespół Northwestern jest pierwszym, który połączył obie te metody, aby osiągnąć indywidualną kontrolę cząstek w trzech wymiarach.

Naukowcy wykorzystali kombinację symulacji numerycznych i technik spektroskopii optycznej do identyfikacji określonych supersieci nanocząstek, które pochłaniają określone długości fal światła widzialnego. Nanocząstki modyfikowane fragmentami DNA – w tym przypadku nanocząstki złota – są umieszczone na szablonie wzorowanym na prekursorze wykonanym z komplementarnego DNA. Stosy struktur mogą być wykonane przez wprowadzenie drugiej, a następnie trzeciej cząsteczki zmodyfikowanej DNA z cząsteczki, która jest komplementarna do kolejnych warstw.

Materiały te reagują ponadto na różne bodźce: nici DNA, które je łączą, zmieniają swoją długość, gdy są wystawione na nowe właściwości środowiskowe. Zmiana długości DNA, jak ustalili naukowcy, spowodowała zmianę koloru z czarnego na czerwony na zielony, co zapewnia ekstremalną przestrajalność właściwości optycznych. Takie zjawisko zachodzi m.in. pod wpływem środowiska etanolu.

Źródło: sciencedaily.com
Redaktor: Aleksandra Laska

Podobne artykuły

Wykorzystując unikalną naturę DNA, inżynierowie Cornella stworzyli proste maszyny zbudowane z biomateriałów o właściwościach żywych istot. Przy użyciu DASH (DNA-based Assembly i Synthesis of Hierarchical, czyli Oparte na DNA Zgromadzenie i Synteza Hierarchiczna) inżynierowie...
Naukowcy z Queen Mary University of London opracowali technikę drukowania wykorzystującą komórki i molekuły występujące w naturalnych tkankach, aby stworzyć konstrukcje przypominające struktury biologiczne. Struktury te osadzone są w „tuszu”. Tusz ten podobny...