Ці матеріали, що самозбираються, на основі наночастинок настільки стійкі, що можуть літати в космосі. Вчені
Властивості матеріалів на нанорівні розрізняються, ідослідники давно вивчають, як використовувати ці крихітні матеріали - від 1000 до 10000 разів менше товщини людської волосини - у всіх областях: від виготовлення датчиків для телефонів до створення більш швидких мікросхем для ноутбуків. Однак методи виготовлення були складними при реалізації тривимірних наноархітектур. Нанотехнології ДНК дозволяє створювати складно організовані матеріали з наночастинок шляхом самосборки, але з огляду на м'яку і залежну від навколишнього середовища природу ДНК, такі матеріали можуть бути стабільними лише у вузькому діапазоні умов. Навпаки, нещодавно сформовані матеріали тепер можуть використовуватися в широкому діапазоні додатків, де потрібні ці інженерні конструкції. У той час як традиційне нанофабрікація чудово підходить для створення плоских структур, новий метод дозволяє виготовляти тривимірні наноматеріали, які стають необхідними для багатьох електронних, оптичних і енергетичних програм.
Нове дослідження демонструє ефективнийметод перетворення тривимірних решіток наночастинок ДНК в копії кремнезему, зберігаючи при цьому топологію міжчасткових зв'язків за рахунок структур ДНК і цілісність організації наночастинок. Кремнезем працює добре, тому що він допомагає зберегти наноструктуру решітки батьківської ДНК, утворює міцну структуру і не впливає на розташування наночастинок.
«ДНК у таких ґратах набуває властивостейкремнезему. Він стає стабільним на повітрі, його можна сушити, що дозволяє вперше проводити тривимірний нанорозмірний аналіз матеріалу у реальному космосі. Крім того, кремнезем забезпечує міцність та хімічну стабільність, він не потребує великих витрат і може бути модифікований при необхідності зручний матеріал».
Аарон Майкельсон, Колумбія Engineering.
Щоб дізнатися більше про властивості своїхнаноструктур, команда піддавала перетворені в діоксид кремнію решітки наночастинок ДНК в екстремальних умовах: високі температури вище 10 000 ° C і високі механічні напруги понад 8 ГПа (приблизно в 80 000 разів більше, ніж атмосферний тиск або в 80 разів більше, ніж в найглибшому місці океану - Маріанської западини), і вивчили ці процеси на місці. Щоб оцінити життєздатність структур для застосування і подальших етапів обробки, дослідники також піддали їх впливу високих доз радіації і сфокусованих іонних пучків.
«Наш аналіз застосування цих структур упоєднанні з традиційними методами нановиробництва демонструє дійсно надійну платформу для створення пружних наноматеріалів за допомогою заснованих на ДНК підходів до виявлення нових властивостей. Це великий крок уперед, оскільки ці особливі властивості означають, що ми можемо використовувати нашу збірку 3D-наноматеріалів і, як і раніше, мати доступ до всього спектру етапів обробки звичайних матеріалів. Ця інтеграція нових та традиційних методів нановиробництва необхідна для досягнення прогресу в механіці та електроніці, плазмоніці, фотоніці, надпровідності та енергетичних матеріалах».
Олег Ганг, професор хімічної інженерії, прикладної фізики та матеріалознавства
Комп'ютери виробляються з кремнію більше 40 років.Знадобилося 40 років, щоб довести виробництво планарних структур і пристроїв приблизно до 10 нм. Тепер ми можемо виготовляти і збирати нанооб'єктів в пробірці за пару годин без дорогих інструментів. Вісім мільярдів з'єднань на одній решітці тепер можуть бути організована для самозборки за допомогою нанорозмірних процесів, які ми можемо спроектувати. Кожне з'єднання може бути транзистором, датчиком або оптичним випромінювачем - кожне з них може бути збереженим бітом даних. У той час як закон Мура сповільнюється, программируемость збірки ДНК наближається до нуля, щоб просувати нас вперед у вирішенні проблем в області нових матеріалів і нановиробництва. Хоча це було надзвичайно складно для нинішніх методів, це надзвичайно важливо для нових технологій.
Читати також:
Фізики створили аналог чорної діри і підтвердили теорію Хокінга. До чого це призведе?
Послухайте, як ровер НАСА Perseverance пересувається по Марсу.
Люди можуть витримувати дуже низькі температури навіть без джерел тепла.