Ces matériaux auto-assemblants à base de nanoparticules sont si stables qu’ils peuvent flotter dans l’espace. Scientifiques
Les propriétés des matériaux à l'échelle nanométrique sont différentes, etLes chercheurs étudient depuis longtemps comment utiliser ces minuscules matériaux - 1000 à 10000 fois plus fins qu'un cheveu humain - dans tout, de la fabrication de capteurs pour téléphones à la fabrication de puces plus rapides pour les ordinateurs portables. Cependant, les méthodes de fabrication étaient complexes lors de la réalisation de nanoarchitectures 3D. La nanotechnologie de l'ADN permet de créer des matériaux organisés de manière complexe à partir de nanoparticules par auto-assemblage, mais étant donné la nature douce et dépendante de l'environnement de l'ADN, ces matériaux ne peuvent être stables que dans une gamme étroite de conditions. En revanche, les matériaux nouvellement formés peuvent maintenant être utilisés dans une large gamme d'applications où ces conceptions techniques sont nécessaires. Alors que la nanofabrication traditionnelle est excellente pour créer des structures planes, la nouvelle technique permet de fabriquer des nanomatériaux tridimensionnels qui deviennent essentiels pour de nombreuses applications électroniques, optiques et énergétiques.
Une nouvelle recherche démontre une efficacitéune méthode de transformation de réseaux tridimensionnels de nanoparticules d'ADN en copies de silice, tout en maintenant la topologie des liaisons interparticulaires dues aux structures d'ADN et l'intégrité de l'organisation des nanoparticules. La silice fonctionne bien car elle aide à préserver la nanostructure du réseau d'ADN parent, forme une structure solide et n'affecte pas la disposition des nanoparticules.
"L'ADN dans de tels réseaux acquiert les propriétéssilice. Il devient stable à l’air et peut être séché, permettant pour la première fois une analyse 3D à l’échelle nanométrique du matériau dans l’espace réel. De plus, la silice offre résistance et stabilité chimique, est peu coûteuse et peut être modifiée selon les besoins, ce qui en fait un matériau pratique.
Aaron Michelson, Columbia Engineering.
Pour en savoir plus sur les propriétés de leurnanostructures, l'équipe a exposé les réseaux de nanoparticules d'ADN transformés en silice dans des conditions extrêmes: températures élevées supérieures à 10000 ° C et fortes contraintes mécaniques supérieures à 8 GPa (environ 80000 fois plus que la pression atmosphérique ou 80 fois plus que dans le lieu le plus profond de l'océan - la fosse des Mariannes), et a étudié ces processus sur place. Pour évaluer la viabilité des structures à utiliser et les étapes de traitement ultérieures, les chercheurs les ont également exposées à de fortes doses de rayonnement et à des faisceaux d'ions focalisés.
"Notre analyse de l'applicabilité de ces structures danscombinée aux méthodes traditionnelles de nanofabrication, démontre une plate-forme véritablement robuste pour créer des nanomatériaux élastiques en utilisant des approches basées sur l'ADN pour découvrir leurs nouvelles propriétés. Il s’agit d’un grand pas en avant car ces propriétés particulières nous permettent d’utiliser notre assemblage de nanomatériaux 3D tout en ayant accès à la gamme complète des étapes de traitement des matériaux conventionnels. Cette intégration de méthodes de nanofabrication nouvelles et traditionnelles est nécessaire pour réaliser des progrès dans les domaines de la mécanique et de l’électronique, de la plasmonique, de la photonique, de la supraconductivité et des matériaux énergétiques.
Oleg Gang, professeur de génie chimique, de physique appliquée et de science des matériaux
Les ordinateurs sont fabriqués à partir de silicium depuis plus de 40 ans.Il a fallu 40 ans pour ramener la production de structures et de dispositifs plans à environ 10 nm. Maintenant, nous pouvons fabriquer et assembler des nanoobjets dans un tube à essai en quelques heures sans outils coûteux. Huit milliards de composés sur un seul réseau peuvent désormais être organisés pour s'auto-assembler à l'aide de processus à l'échelle nanométrique que nous pouvons concevoir. Chaque connexion peut être un transistor, un capteur ou un émetteur optique - chacun d'entre eux pouvant être un bit de données stocké. Alors que la loi de Moore ralentit, la programmabilité de l'assemblage d'ADN approche de zéro pour nous propulser dans la résolution des problèmes liés aux nouveaux matériaux et à la nanofabrication. Bien que cela ait été extrêmement difficile pour les méthodes actuelles, c'est extrêmement important pour les nouvelles technologies.
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