Questi materiali autoassemblanti basati su nanoparticelle sono così stabili che possono fluttuare nello spazio. Scienziati
Le proprietà dei materiali su scala nanometrica sono diverse eI ricercatori stanno studiando da tempo come utilizzare questi minuscoli materiali - da 1.000 a 10.000 volte più sottili di un capello umano - in qualsiasi cosa, dalla realizzazione di sensori per telefoni alla realizzazione di chip più veloci per laptop. Tuttavia, i metodi di fabbricazione erano complessi durante la realizzazione di nanoarchitetture 3D. La nanotecnologia del DNA consente di creare materiali organizzati in modo complesso da nanoparticelle mediante autoassemblaggio, ma data la natura morbida e dipendente dall'ambiente del DNA, tali materiali possono essere stabili solo in una ristretta gamma di condizioni. Al contrario, i materiali di nuova formazione possono ora essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni in cui sono richiesti questi progetti ingegneristici. Mentre la nanofabbricazione tradizionale è eccellente per creare strutture planari, la nuova tecnica sta rendendo possibile la fabbricazione di nanomateriali tridimensionali che stanno diventando essenziali per molte applicazioni elettroniche, ottiche ed energetiche.
Una nuova ricerca si è dimostrata efficaceun metodo per trasformare reticoli tridimensionali di nanoparticelle di DNA in copie di silice, mantenendo la topologia dei legami interparticellari dovuti alle strutture del DNA e l'integrità dell'organizzazione delle nanoparticelle. La silice funziona bene perché aiuta a preservare la nanostruttura del reticolo del DNA genitore, forma una struttura forte e non influisce sulla disposizione delle nanoparticelle.
“Il DNA in tali reticoli acquisisce le proprietàsilice. Diventa stabile all’aria e può essere essiccato, consentendo per la prima volta l’analisi 3D su scala nanometrica del materiale nello spazio reale. Inoltre, la silice fornisce resistenza e stabilità chimica, è poco costosa e può essere modificata secondo necessità, rendendola un materiale conveniente”.
Aaron Michelson, Columbia Ingegneria.
Per saperne di più sulle proprietà dei loronanostrutture, il team ha esposto i reticoli di nanoparticelle di DNA trasformati in silice in condizioni estreme: alte temperature superiori a 10.000 ° C ed elevate sollecitazioni meccaniche superiori a 8 GPa (circa 80.000 volte più della pressione atmosferica o 80 volte più che nel luogo più profondo del l'oceano - la Fossa delle Marianne) e ha studiato questi processi sul posto. Per valutare la fattibilità delle strutture per l'uso e ulteriori fasi di elaborazione, i ricercatori le hanno anche esposte ad alte dosi di radiazioni e fasci ionici focalizzati.
"La nostra analisi dell'applicabilità di queste strutture incombinato con i tradizionali metodi di nanofabbricazione dimostra una piattaforma veramente solida per la creazione di nanomateriali elastici utilizzando approcci basati sul DNA per scoprirne nuove proprietà. Si tratta di un grande passo avanti poiché queste proprietà speciali ci consentono di utilizzare il nostro assemblaggio di nanomateriali 3D e di avere ancora accesso all’intera gamma di fasi di lavorazione dei materiali convenzionali. Questa integrazione di metodi di nanofabbricazione nuovi e tradizionali è necessaria per ottenere progressi nella meccanica e nell’elettronica, nella plasmonica, nella fotonica, nella superconduttività e nei materiali energetici”.
Oleg Gang, professore di ingegneria chimica, fisica applicata e scienza dei materiali
I computer sono realizzati in silicio da oltre 40 anni.Ci sono voluti 40 anni per portare la produzione di strutture e dispositivi planari a circa 10 nm. Ora possiamo creare e assemblare i nanooggetti in una provetta in un paio d'ore senza strumenti costosi. Otto miliardi di composti su un unico reticolo possono ora essere organizzati per autoassemblarsi utilizzando processi nanometrici che possiamo progettare. Ogni connessione può essere un transistor, un sensore o un emettitore ottico, ognuno dei quali può essere un bit di dati memorizzato. Mentre la legge di Moore sta rallentando, la programmabilità dell'assemblaggio del DNA si avvicina allo zero per spingerci avanti nella risoluzione dei problemi nei nuovi materiali e nella nanofabbricazione. Sebbene ciò sia estremamente difficile per i metodi attuali, è estremamente importante per le nuove tecnologie.
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