Esses materiais automontáveis baseados em nanopartículas são tão estáveis que podem flutuar no espaço. Cientistas
As propriedades dos materiais em nanoescala são diferentes eOs pesquisadores há muito tempo estudam como usar esses materiais minúsculos - de 1.000 a 10.000 vezes mais finos que um fio de cabelo humano - em tudo, desde a fabricação de sensores para telefones até a fabricação de chips mais rápidos para laptops. No entanto, os métodos de fabricação eram complexos ao realizar nanoarquiteturas 3D. A nanotecnologia de DNA torna possível criar materiais organizados de forma complexa a partir de nanopartículas por automontagem, mas dada a natureza suave e ambientalmente dependente do DNA, tais materiais só podem ser estáveis sob uma estreita faixa de condições. Em contraste, os materiais recém-formados agora podem ser usados em uma ampla gama de aplicações onde esses projetos de engenharia são necessários. Embora a nanofabricação tradicional seja excelente para a criação de estruturas planas, a nova técnica está possibilitando a fabricação de nanomateriais tridimensionais que estão se tornando essenciais para muitas aplicações eletrônicas, ópticas e de energia.
Nova pesquisa demonstra eficáciaum método de transformar redes tridimensionais de nanopartículas de DNA em cópias de sílica, mantendo a topologia das ligações interpartículas devido às estruturas do DNA e à integridade da organização das nanopartículas. A sílica funciona bem porque ajuda a preservar a nanoestrutura da rede de DNA original, forma uma estrutura forte e não afeta o arranjo das nanopartículas.
“O DNA nessas redes adquire as propriedadessílica. Torna-se estável ao ar e pode ser seco, permitindo pela primeira vez a análise 3D em nanoescala do material no espaço real. Além disso, a sílica proporciona resistência e estabilidade química, é barata e pode ser modificada conforme necessário, tornando-a um material conveniente.”
Aaron Michelson, Engenharia da Columbia.
Para saber mais sobre as propriedades de seusnanoestruturas, a equipe expôs as redes de nanopartículas de DNA transformadas em sílica sob condições extremas: altas temperaturas acima de 10.000 ° C e altas tensões mecânicas superiores a 8 GPa (cerca de 80.000 vezes mais do que a pressão atmosférica ou 80 vezes mais do que no local mais profundo de oceano - a Fossa das Marianas), e estudou in loco esses processos. Para avaliar a viabilidade das estruturas para uso e outras etapas de processamento, os pesquisadores também as expuseram a altas doses de radiação e feixes de íons focalizados.
“Nossa análise da aplicabilidade dessas estruturas emcombinado com métodos tradicionais de nanofabricação demonstra uma plataforma verdadeiramente robusta para a criação de nanomateriais elásticos usando abordagens baseadas em DNA para descobrir suas novas propriedades. Este é um grande passo em frente, pois estas propriedades especiais significam que podemos usar a nossa montagem de nanomateriais 3D e ainda ter acesso a toda a gama de etapas de processamento de materiais convencionais. Esta integração de métodos novos e tradicionais de nanofabricação é necessária para alcançar avanços em mecânica e eletrônica, plasmônica, fotônica, supercondutividade e materiais energéticos.”
Oleg Gang, professor de engenharia química, física aplicada e ciência dos materiais
Os computadores são feitos de silício há mais de 40 anos.Demorou 40 anos para reduzir a produção de estruturas planas e dispositivos para cerca de 10 nm. Agora podemos fazer e montar nanoobjetos em um tubo de ensaio em algumas horas sem ferramentas caras. Oito bilhões de compostos em uma única rede podem agora ser organizados para se automontar usando processos em nanoescala que podemos projetar. Cada conexão pode ser um transistor, um sensor ou um emissor óptico - cada um dos quais pode ser um bit de dados armazenado. Enquanto a Lei de Moore está desacelerando, a programabilidade da montagem do DNA está se aproximando de zero para nos impulsionar na resolução de problemas em novos materiais e nanofabricação. Embora isso seja extremamente difícil para os métodos atuais, é extremamente importante para as novas tecnologias.
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