Полые наночастицы, связанные ДНК, создают необычайно прочные материалы
Материал, состоящий из полых наночастиц и ДНК, исключительно прочен, особенно если учесть, насколько малы его строительные блоки. В конечном итоге его можно будет использовать для создания чрезвычайно надежных медицинских и электронных устройств.
Чтобы создать этот сверхпрочный материал, Орасио Эспиноза из Северо-Западного университета в Иллинойсе и его коллеги начали с частиц, сделанных из таких металлов, как золото и платина, каждый размером около 100 нанометров. Некоторые имели форму сплошных или полых кубов со сглаженными углами, а у других материал составлял только края куба.
Лучший способ гарантировать, что материал обладает нужными вам свойствами, — это собрать его с нуля, по одному строительному блоку за раз. Однако эти наночастицы настолько малы, что их сборка становится сложной задачей. Итак, команда обратилась к ДНК как к своего рода клею.
Они прикрепили к наночастицам тщательно синтезированные молекулы ДНК. Когда все это было смешано вместе, кусочки ДНК, которые естественным образом притягиваются друг к другу, химически связались, заставляя наночастицы слипаться и образовывать материал.
Изменение формы наночастиц привело к созданию материалов с разными свойствами, которые исследователи протестировали, поместив на них давление. Они обнаружили, что использование сетчатых наночастиц позволяет получить материал с высочайшей прочностью и жесткостью.
Например, оно было сильнее, чемматериал, изготовленный традиционным способом, изготовленный из никеля с строительными блоками в десять раз большего размера - частицы меньшего размера обычно создают более прочные материалы, но не поддаются такому же типу производства. И он мог выдерживать в десять раз большее давление, чем никелевый материал, изготовленный из твердых наночастиц.
Сяосин Ся из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии говорит, что использование ДНК обеспечивает «дополнительную ручку для управления взаимодействием между строительными блоками нанокристаллов», что открывает новые возможности для создания крупных упорядоченных материалов, свойствами которых можно управлять, манипулируя их структурой.
Это может привести к прогрессу в электронике, медицинском оборудовании или даже в транспорте, где легкие, но прочные материалы важны для сокращения выбросов и повышения устойчивости, говорит Эспиноза. «В этом исследовании мы сообщили лишь о небольшой части многих материалов, которые могут быть изготовлены с использованием сборки, управляемой ДНК. Исследование многих других комбинаций компонентов и архитектур занимает одно из первых мест в списке наших исследовательских пожеланий», — говорит он.
Обсудим?
Смотрите также:
