هذه المواد ذاتية التجميع القائمة على الجسيمات النانوية مستقرة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تطفو في الفضاء. العلماء
تختلف خصائص المواد في المقياس النانوي ، ولطالما درس الباحثون كيفية استخدام هذه المواد الصغيرة - أرق من 1000 إلى 10000 مرة من شعرة الإنسان - في كل شيء بدءًا من صنع أجهزة استشعار للهواتف إلى صنع شرائح أسرع لأجهزة الكمبيوتر المحمولة. ومع ذلك ، كانت طرق التصنيع معقدة عند تحقيق البنى النانوية ثلاثية الأبعاد. تتيح تقنية النانو للحمض النووي إمكانية إنشاء مواد منظمة بشكل معقد من الجسيمات النانوية عن طريق التجميع الذاتي ، ولكن نظرًا للطبيعة اللينة والمعتمدة على البيئة للحمض النووي ، يمكن أن تكون هذه المواد مستقرة فقط في ظل نطاق ضيق من الظروف. في المقابل ، يمكن الآن استخدام المواد المشكلة حديثًا في مجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب هذه التصاميم الهندسية. في حين أن التصنيع النانوي التقليدي ممتاز لإنشاء الهياكل المستوية ، فإن التقنية الجديدة تجعل من الممكن تصنيع المواد النانوية ثلاثية الأبعاد التي أصبحت ضرورية للعديد من التطبيقات الإلكترونية والبصرية والطاقة.
يظهر بحث جديد فعاليتهطريقة لتحويل المشابك ثلاثية الأبعاد لجسيمات الحمض النووي النانوية إلى نسخ من السيليكا ، مع الحفاظ على طوبولوجيا الروابط بين الجسيمات بسبب هياكل الحمض النووي وسلامة تنظيم الجسيمات النانوية. تعمل السيليكا بشكل جيد لأنها تساعد في الحفاظ على البنية النانوية لشبكة DNA الأصل ، وتشكل بنية قوية ، ولا تؤثر على ترتيب الجسيمات النانوية.
"الحمض النووي في مثل هذه الشبكات يكتسب الخصائصالسيليكا. ويصبح مستقرًا في الهواء ويمكن تجفيفه، مما يسمح لأول مرة بتحليل ثلاثي الأبعاد للمادة في الفضاء الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك، توفر السيليكا القوة والثبات الكيميائي، وهي غير مكلفة ويمكن تعديلها حسب الحاجة، مما يجعلها مادة مناسبة.
آرون ميشيلسون، هندسة كولومبيا.
لمعرفة المزيد عن خصائصالهياكل النانوية ، كشف الفريق مشابك جزيئات الحمض النووي النانوية المحولة بالسيليكا في ظل ظروف قاسية: درجات حرارة عالية فوق 10000 درجة مئوية وضغوط ميكانيكية عالية تزيد عن 8 جيجا باسكال (حوالي 80.000 مرة أعلى من الضغط الجوي أو 80 مرة أعلى من أعمق مكان. المحيط - خندق ماريانا) ، ودرس هذه العمليات على الفور. لتقييم جدوى الهياكل للاستخدام وخطوات المعالجة الإضافية ، عرّضها الباحثون أيضًا لجرعات عالية من الإشعاع والحزم الأيونية المركزة.
"تحليلنا لقابلية تطبيق هذه الهياكل فيإلى جانب طرق التصنيع النانوية التقليدية، يُظهر هذا النظام منصة قوية حقًا لإنشاء مواد نانوية مرنة باستخدام الأساليب المعتمدة على الحمض النووي لاكتشاف خصائصها الجديدة. وهذه خطوة كبيرة إلى الأمام لأن هذه الخصائص الخاصة تعني أنه يمكننا استخدام مجموعة المواد النانوية ثلاثية الأبعاد الخاصة بنا ولا يزال بإمكاننا الوصول إلى مجموعة كاملة من خطوات المعالجة للمواد التقليدية. يعد هذا التكامل بين طرق التصنيع النانوية الجديدة والتقليدية ضروريًا لتحقيق التقدم في الميكانيكا والإلكترونيات والبلازمونات والضوئيات والموصلية الفائقة والمواد النشطة.
أوليغ جانج، أستاذ الهندسة الكيميائية والفيزياء التطبيقية وعلوم المواد
تم تصنيع أجهزة الكمبيوتر من السيليكون لأكثر من 40 عامًا.استغرق الأمر 40 عامًا لخفض إنتاج الهياكل والأجهزة المستوية إلى حوالي 10 نانومتر. يمكننا الآن صنع وتجميع كائنات نانوية في أنبوب اختبار في غضون ساعتين دون استخدام أدوات باهظة الثمن. يمكن الآن تنظيم ثمانية مليارات مركب على شبكة واحدة للتجميع الذاتي باستخدام عمليات بحجم النانو يمكننا تصميمها. يمكن أن يكون كل اتصال عبارة عن ترانزستور أو جهاز استشعار أو باعث ضوئي - يمكن أن يكون كل منها عبارة عن بت بيانات مخزنة. بينما يتباطأ قانون مور ، تقترب برمجة تجميع الحمض النووي من الصفر لدفعنا إلى الأمام في حل المشكلات في المواد الجديدة والتصنيع النانوي. بينما كان هذا صعبًا للغاية بالنسبة للطرق الحالية ، إلا أنه مهم للغاية للتقنيات الجديدة.
اقرأ أيضًا:
ابتكر الفيزيائيون نظيرًا للثقب الأسود وأكدوا نظرية هوكينغ. إلى أين تقود؟
استمع إلى المركبة الجوالة المثابرة التابعة لناسا وهي تتحرك عبر المريخ.
يمكن للبشر تحمل درجات حرارة منخفضة للغاية حتى بدون مصادر الحرارة.