Te samoorganizujące się materiały na bazie nanocząstek są tak stabilne, że mogą unosić się w przestrzeni. Naukowcy
Właściwości materiałów w nanoskali są różne iNaukowcy od dawna badają, jak używać tych malutkich materiałów - od 1000 do 10 000 razy cieńszych od ludzkiego włosa - we wszystkim, od produkcji czujników do telefonów po szybsze chipy do laptopów. Jednak metody produkcji były skomplikowane podczas realizacji nanoarchitektur 3D. Nanotechnologia DNA umożliwia tworzenie złożonych materiałów z nanocząstek przez samoorganizację, ale biorąc pod uwagę miękki i zależny od środowiska charakter DNA, takie materiały mogą być stabilne tylko w wąskim zakresie warunków. W przeciwieństwie do tego nowo uformowane materiały mogą być obecnie używane w szerokim zakresie zastosowań, w których wymagane są takie projekty inżynieryjne. Podczas gdy tradycyjne nanowytwarzanie doskonale nadaje się do tworzenia płaskich struktur, nowa technika umożliwia wytwarzanie trójwymiarowych nanomateriałów, które stają się niezbędne w wielu zastosowaniach elektronicznych, optycznych i energetycznych.
Nowe badania wykazują skutecznośćmetoda przekształcania trójwymiarowych sieci nanocząstek DNA w kopie krzemionki przy zachowaniu topologii wiązań międzycząsteczkowych dzięki strukturom DNA i integralności organizacji nanocząstek. Krzemionka działa dobrze, ponieważ pomaga zachować nanostrukturę macierzystej sieci DNA, tworzy mocną strukturę i nie wpływa na ułożenie nanocząstek.
„DNA w takich sieciach nabywa właściwościkrzemionka. Staje się stabilny na powietrzu i można go wysuszyć, umożliwiając po raz pierwszy analizę materiału w nanoskali 3D w rzeczywistej przestrzeni. Ponadto krzemionka zapewnia wytrzymałość i stabilność chemiczną, jest niedroga i można ją modyfikować w razie potrzeby, co czyni ją wygodnym materiałem.
Aaron Michelson, inżynieria z Kolumbii.
Aby dowiedzieć się więcej o właściwościach ichnanostruktur, zespół odsłonił sieci nanocząsteczek DNA przekształconych w krzemionkę w ekstremalnych warunkach: w wysokich temperaturach powyżej 10000 ° C i wysokich naprężeniach mechanicznych przekraczających 8 GPa (około 80 000 razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne lub 80 razy więcej niż w najgłębszym miejscu ocean - Rów Mariana) i zbadał te procesy na miejscu. Aby ocenić żywotność struktur do wykorzystania i dalszych etapów przetwarzania, naukowcy wystawili je również na działanie wysokich dawek promieniowania i zogniskowanych wiązek jonów.
„Nasza analiza możliwości zastosowania tych konstrukcji ww połączeniu z tradycyjnymi metodami nanofabrykacji stanowi naprawdę solidną platformę do tworzenia elastycznych nanomateriałów przy użyciu metod opartych na DNA w celu odkrycia ich nowych właściwości. To duży krok naprzód, ponieważ te szczególne właściwości oznaczają, że możemy wykorzystać nasz zespół nanomateriałów 3D i nadal mieć dostęp do pełnego zakresu etapów przetwarzania konwencjonalnych materiałów. Ta integracja nowych i tradycyjnych metod nanofabrykacji jest konieczna, aby osiągnąć postęp w mechanice i elektronice, plazmonice, fotonice, nadprzewodnictwie i materiałach energetycznych”.
Oleg Gang, profesor inżynierii chemicznej, fizyki stosowanej i materiałoznawstwa
Komputery są wykonywane z krzemu od ponad 40 lat.Doprowadzenie produkcji płaskich struktur i urządzeń do około 10 nm zajęło 40 lat. Teraz możemy wykonać i zmontować nanoobiekty w probówce w kilka godzin bez drogich narzędzi. Osiem miliardów związków na pojedynczej sieci można teraz zorganizować tak, aby były samoorganizujące się przy użyciu procesów o wielkości nano, które możemy zaprojektować. Każde połączenie może być tranzystorem, czujnikiem lub emiterem optycznym - z których każdy może być przechowywanym bitem danych. Podczas gdy prawo Moore'a zwalnia, programowalność składania DNA zbliża się do zera, aby napędzać nas w rozwiązywaniu problemów dotyczących nowych materiałów i nanoprodukcji. Chociaż było to niezwykle trudne w przypadku obecnych metod, jest niezwykle ważne w przypadku nowych technologii.
Czytaj także:
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Posłuchaj łazika Wytrwałości NASA poruszającego się po Marsie.
Ludzie mogą wytrzymać bardzo niskie temperatury nawet bez źródeł ciepła.