Tyto samoskládající se materiály na bázi nanočástic jsou tak stabilní, že se mohou vznášet v prostoru. Vědci
Vlastnosti materiálů v nanoměřítku jsou různé aVědci již dlouho studují, jak používat tyto drobné materiály - 1 000 až 10 000krát tenčí než lidský vlas - od výroby senzorů pro telefony až po rychlejší čipy pro notebooky. Při realizaci 3D nanoarchitektur však byly výrobní metody složité. Nanotechnologie DNA umožňuje vytvářet komplexně organizované materiály z nanočástic samo-sestavením, ale vzhledem k měkké a na prostředí závislé povaze DNA mohou být takové materiály stabilní pouze za úzkého rozsahu podmínek. Naproti tomu nově tvarované materiály lze nyní použít v celé řadě aplikací, kde jsou tyto technické návrhy požadovány. Zatímco tradiční nanofabrikace je vynikající pro vytváření rovinných struktur, nová metoda umožňuje výrobu trojrozměrných nanomateriálů, které se stávají nezbytnými pro mnoho elektronických, optických a energetických aplikací.
Nový výzkum ukazuje, že je účinnýmetoda transformace trojrozměrných mřížek nanočástic DNA na kopie oxidu křemičitého při zachování topologie mezičásticových vazeb díky strukturám DNA a integritě organizace nanočástic. Oxid křemičitý funguje dobře, protože pomáhá zachovat nanostrukturu mateřské DNA mřížky, vytváří silnou strukturu a neovlivňuje uspořádání nanočástic.
„DNA v takových mřížkách získává vlastnostioxid křemičitý. Stává se stabilní na vzduchu a lze jej sušit, což umožňuje poprvé 3D analýzu materiálu v nanoměřítku v reálném prostoru. Kromě toho oxid křemičitý poskytuje pevnost a chemickou stabilitu, je levný a lze jej podle potřeby upravovat, což z něj činí pohodlný materiál.“
Aaron Michelson, Columbia Engineering.
Chcete -li zjistit více o jejich vlastnostechnanostruktur, tým odhalil mřížky nanočástic DNA transformované oxidem křemičitým za extrémních podmínek: vysoké teploty nad 10 000 ° C a vysoká mechanická napětí přesahující 8 GPa (asi 80 000krát více než atmosférický tlak nebo 80krát více než v nejhlubším místě oceán - Mariánský příkop) a studoval tyto procesy na místě. Aby bylo možné posoudit životaschopnost struktur pro použití a další kroky zpracování, vědci je také vystavili vysokým dávkám záření a soustředěným iontovým paprskům.
"Naše analýza použitelnosti těchto struktur vv kombinaci s tradičními metodami nanovýroby demonstruje skutečně robustní platformu pro vytváření elastických nanomateriálů pomocí přístupů založených na DNA k objevování jejich nových vlastností. Jedná se o velký krok vpřed, protože tyto speciální vlastnosti znamenají, že můžeme používat naši sestavu 3D nanomateriálů a stále máme přístup k celé řadě kroků zpracování konvenčních materiálů. Tato integrace nových a tradičních metod nanovýroby je nezbytná k dosažení pokroku v mechanice a elektronice, plasmonice, fotonice, supravodivosti a energetických materiálech.
Oleg Gang, profesor chemického inženýrství, aplikované fyziky a materiálové vědy
Počítače jsou vyrobeny ze silikonu více než 40 let.Trvalo 40 let, než se výroba planárních struktur a zařízení snížila na přibližně 10 nm. Nyní můžeme vyrábět a montovat nanoobjekty do zkumavky za pár hodin bez drahých nástrojů. Osm miliard sloučenin v jedné mřížce lze nyní organizovat tak, aby se samy sestavovaly pomocí procesů velikosti nano, které můžeme navrhnout. Každé připojení může být tranzistor, snímač nebo optický emitor - každé z nich může být uložený datový bit. Zatímco Moorův zákon zpomaluje, programovatelnost montáže DNA se blíží nule, což nás posouvá vpřed při řešení problémů s novými materiály a nanofabrikací. I když to bylo pro současné metody extrémně obtížné, pro nové technologie je to nesmírně důležité.
Přečtěte si také:
Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?
Poslechněte si rover NASA Perseverance pohybující se po Marsu.
Lidé vydrží velmi nízké teploty i bez zdrojů tepla.