ናኖ - የፍላጎት ዕቃዎች፡ የታዘዙ ናኖ መዋቅሮችን በ 3 ዲ ውስጥ መሰብሰብ - ሳይንስ ዴይሊ

የሳይንስ ሊቃውንት ናኖሲዝድ ቁስ አካላትን ወይም “ናኖ-ዕቃዎችን” በጣም የተለያዩ ዓይነቶችን - ኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ - ወደሚፈለጉት የ3-ል መዋቅሮች ለመገጣጠም መድረክ ፈጥረዋል።ምንም እንኳን ራስን መሰብሰብ (ኤስኤ) የተለያዩ አይነት ናኖሜትሪዎችን ለማደራጀት በተሳካ ሁኔታ ጥቅም ላይ ቢውልም ፣ ሂደቱ እጅግ በጣም በስርዓት-ተኮር ፣ በእቃዎቹ ውስጣዊ ባህሪያት ላይ በመመስረት የተለያዩ አወቃቀሮችን ያመነጨ ነው።በተፈጥሮ ቁሳቁሶች ላይ ዛሬ በታተመ አንድ ወረቀት ላይ እንደተዘገበው አዲሱ ዲ ኤን ኤ ሊሰራ የሚችል ናኖፋብሪኬሽን መድረክ የተለያዩ 3-D ቁሳቁሶችን በተመሳሳይ በተደነገገው መንገድ በ nanoscale (ቢሊዮኖች የሚቆጠር ሜትር) ለማደራጀት ሊተገበር ይችላል ልዩ ኦፕቲካል ፣ ኬሚካል , እና ሌሎች ንብረቶች ብቅ ይላሉ.

“ኤስኤ ለተግባራዊ አፕሊኬሽኖች የመምረጥ ዘዴ ካልሆነባቸው ዋና ዋና ምክንያቶች አንዱ ተመሳሳይ የኤስኤ ሂደት ከተለያዩ ናኖኮምፖነንት ተመሳሳይ 3-D የታዘዙ ድርድሮችን ለመፍጠር በተለያዩ ቁሳቁሶች ላይ መተግበር አለመቻሉ ነው” ሲል ተጓዳኝ ደራሲ ኦሌግ ጋንግ ገልጿል። የ Soft and Bio Nanomaterials ቡድን መሪ በተግባራዊ ናኖሜትሪዎች (ሲኤፍኤን) - የዩኤስ ኢነርጂ ዲፓርትመንት (DOE) የሳይንስ ተጠቃሚ ተቋም በብሩክሆቨን ብሔራዊ ላቦራቶሪ - እና የኬሚካል ኢንጂነሪንግ እና የተግባር ፊዚክስ እና ቁሳቁስ ሳይንስ ፕሮፌሰር በኮሎምቢያ ኢንጂነሪንግ.እዚህ፣ ብረቶችን፣ ሴሚኮንዳክተሮችን እና ፕሮቲኖችን እና ኢንዛይሞችን ጨምሮ የተለያዩ ኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ ናኖ-ነገሮችን የሚሸፍኑ ግትር የ polyhedral DNA ፍሬሞችን በመንደፍ የSA ሂደትን ከቁሳዊ ባህሪያት ገለልን።

ሳይንቲስቶቹ ሰው ሰራሽ የዲ ኤን ኤ ክፈፎችን በኩብ፣ ኦክታቴድሮን እና ቴትራሄድሮን መልክ ሠሩ።በክፈፎች ውስጥ የዲ ኤን ኤ "ክንዶች" ናቸው ተጨማሪ የዲ ኤን ኤ ቅደም ተከተል ያላቸው ናኖ-ነገሮች ብቻ ሊተሳሰሩ የሚችሉት።እነዚህ የቁስ ቮክስሎች - የዲ ኤን ኤ ፍሬም እና ናኖ-ነገር ውህደት - ማክሮስካል 3-ዲ አወቃቀሮች የሚሠሩበት የግንባታ ብሎኮች ናቸው።ክፈፎቹ ምን አይነት ናኖ-ነገር ከውስጥ (ወይም ባይኖርም) ምንም ይሁን ምን እርስ በእርስ ይገናኛሉ በተመጣጣኝ ቅደም ተከተሎች በኮድ ቋታቸው ላይ።እንደ ቅርጻቸው፣ ክፈፎች የተለያየ ቁጥር ያላቸው ጫፎች ስላሏቸው ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ አወቃቀሮችን ይመሰርታሉ።በክፈፎች ውስጥ የሚስተናገዱ ማንኛቸውም ናኖ-ነገሮች ያንን የተወሰነ የፍሬም መዋቅር ይወስዳሉ።

ሳይንቲስቶቹ የመሰብሰቢያ አቀራረባቸውን ለማሳየት ሜታሊካል (ወርቅ) እና ሴሚኮንዳክሽን (ካድሚየም ሰሊናይድ) ናኖፓርቲሎች እና ባክቴሪያል ፕሮቲን (ስትሬፕታቪዲን) ኢንኦርጋኒክ እና ኦርጋኒክ ናኖ-ነገሮችን በዲኤንኤ ክፈፎች ውስጥ እንዲቀመጡ መርጠዋል።በመጀመሪያ በሲኤፍኤን ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ ፋሲሊቲ እና በቫን አንዴል ኢንስቲትዩት በባዮሎጂካል ናሙናዎች በክሪዮጅኒክ የሙቀት መጠን የሚሰሩ መሳሪያዎችን በማዘጋጀት የዲኤንኤ ፍሬሞችን ትክክለኛነት እና የቁሳቁስ ቮክስልስ ምስረታ አረጋግጠዋል።ከዚያም የ3-D ጥልፍልፍ መዋቅሮችን በCoherent Hard X-ray Scattering and Complex Materials የብሔራዊ ሲንክሮሮን ብርሃን ምንጭ II (NSLS-II) - ሌላ የ DOE የሳይንስ ተጠቃሚ ፋሲሊቲ በብሩክሃቨን ላብራቶሪ ላይ መርምረዋል።የኮሎምቢያ ኢንጂነሪንግ ባይሆቭስኪ የኬሚካል ኢንጂነሪንግ ፕሮፌሰር ሳናት ኩመር እና ቡድኑ በሙከራ የተስተዋሉ የላቲስ አወቃቀሮች (በኤክስሬይ መበተን ዘይቤዎች ላይ በመመስረት) እጅግ በጣም ቴርሞዳይናሚካላዊ የተረጋጋ የቁስ ቮክስልስ መሆናቸውን በመግለጽ የስሌት ሞዴሊንግ ሠርተዋል።

"እነዚህ የቁስ ቮክስሎች ከአቶሞች (እና ሞለኪውሎች) እና እነሱ ከሚፈጥሩት ክሪስታሎች የተገኙ ሀሳቦችን እንድንጠቀም እና ይህን ሰፊ እውቀት እና የውሂብ ጎታ ወደ ናኖስኬል የፍላጎት ስርዓቶች እንድንወስድ ያስችሉናል" ሲል Kumar ገልጿል.

በኮሎምቢያ የሚገኙ የጋንግ ተማሪዎች የመሰብሰቢያ መድረኩን የሁለት የተለያዩ አይነት ቁሶችን በኬሚካላዊ እና ኦፕቲካል ተግባራት ለመንዳት እንዴት ጥቅም ላይ እንደሚውል አሳይተዋል።በአንድ አጋጣሚ ሁለት ኢንዛይሞችን በአንድ ላይ በማዋሃድ ባለ 3-ዲ ድርድር ከከፍተኛ የማሸጊያ እፍጋት ጋር ፈጠሩ።ኢንዛይሞች በኬሚካላዊ ሁኔታ ሳይለወጡ ቢቆዩም, የኢንዛይም እንቅስቃሴ በአራት እጥፍ ያህል ጭማሪ አሳይተዋል.እነዚህ “ናኖሬክተሮች” ድንገተኛ ግብረመልሶችን ለመቆጣጠር እና ኬሚካላዊ ንቁ ቁሶችን ለመሥራት ሊያገለግሉ ይችላሉ።ለኦፕቲካል ማቴሪያል ማሳያ ሁለት የተለያዩ የኳንተም ነጥቦችን ቀላቅለዋል - ጥቃቅን ናኖክሪስታሎች በከፍተኛ የቀለም ሙሌት እና ብሩህነት የቴሌቪዥን ማሳያዎችን ለመሥራት ያገለግላሉ።በፍሎረሰንት ማይክሮስኮፕ የተቀረጹ ምስሎች የተፈጠረ ጥልፍልፍ ከብርሃን ልዩነት ገደብ (ሞገድ) በታች የቀለም ንፅህናን እንደያዘ ያሳያል።ይህ ንብረት በተለያዩ የማሳያ እና የጨረር ግንኙነት ቴክኖሎጂዎች ላይ ጉልህ የሆነ የመፍትሄ ማሻሻያ እንዲኖር ያስችላል።

"ቁሳቁሶች እንዴት እንደሚፈጠሩ እና እንዴት እንደሚሰሩ እንደገና ማሰብ አለብን" ሲል ጋንግ ተናግሯል።"ቁሳቁስን እንደገና ማቀድ አስፈላጊ ላይሆን ይችላል;ያሉትን እቃዎች በአዲስ መንገድ ማሸግ ንብረታቸውን ሊያሳድግ ይችላል።በተቻለ መጠን፣ የእኛ መድረክ 'ከ3-ዲ ማተሚያ ማኑፋክቸሪንግ ባሻገር' ቁሳቁሶችን በጣም በትንሽ መጠን እና በላቀ የቁስ አይነት እና የተነደፉ ቅንጅቶች ለመቆጣጠር የሚያስችል ቴክኖሎጂ ሊሆን ይችላል።ከተለያዩ የቁሳቁስ ክፍሎች ከተፈለጉት ናኖ ነገሮች 3-D lattices ለመመስረት ተመሳሳይ ዘዴን በመጠቀም፣ የማይስማሙ ተብለው የሚታሰቡትን በማዋሃድ ናኖማኒፋክቸሪንግ ላይ ለውጥ ሊያመጣ ይችላል።

በDOE/Brookhaven ብሔራዊ ላቦራቶሪ የቀረቡ ቁሳቁሶች።ማስታወሻ፡ ይዘቱ ለቅጥ እና ርዝመት ሊስተካከል ይችላል።

በሳይንስ ዴይሊ ነፃ የኢሜል ጋዜጣ፣ በየእለቱ እና በየሳምንቱ በሚዘመኑ አዳዲስ የሳይንስ ዜናዎችን ያግኙ።ወይም በየሰዓቱ የተዘመኑ የዜና መጋቢዎችን በአርኤስኤስ አንባቢዎ ውስጥ ይመልከቱ፡-

ስለ ሳይንስ ዴይሊ ምን እንደሚያስቡ ይንገሩን - ሁለቱንም አዎንታዊ እና አሉታዊ አስተያየቶችን እንቀበላለን።ጣቢያውን በመጠቀም ላይ ችግሮች አሉዎት?ጥያቄዎች?