Екип от физици откри как молекулите на ДНК се самоорганизират в адхезивни петна между частиците в отговор на инструкции за сглобяване. Тези открития предлагат "доказателство за концепция" за иновативен начин за производство на материали с добре дефинирана връзка между частиците.
Работата е докладвана в Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Ние показваме, че човек може да програмира частици, за да направи специално изработени структури със специализирани свойства“, обяснява Ясна Бруич (Jasna Brujic), професор в катедрата по физика на Нюйоркския университет и един от изследователите. „Докато крановете , бормашините и чуковете трябва да бъдат контролирани от хората при изграждането на сгради, тази работа разкрива как човек може да използва физиката, за да направи интелигентни материали, които „знаят“ как да се сглобяват сами“.
Учените отдавна търсят средства за самосглобяване на молекулите и са постигнали пробиви на много фронтове. По-малко разработени обаче са тез, при които малки частици се самосглобяват с предварително програмиран брой връзки.
За да се справят с това, Бруич и нейните колеги провеждат серия от експерименти, за да уловят и манипулират поведението на ДНК молекулите върху повърхностите на частиците.
Видеото показва, че една синя частица първоначално се свързва с три червени частици, каквато е валентността й при стайна температура. При нагряване тези връзки се прекъсват, но при охлаждане частицата отново намира три червени партньора, което показва, че частицата „избира“ броя на връзките, които прави. Техният резултат предполага, че ДНК връзките между частиците са обратими и се пренареждат на повърхността на частиците, за да се оптимизира валентността. Кредит: Angus McMullen/NYU’s Department of Physics
Работейки на микронно ниво - с частици с размер 1/25 от прашинка, изследователите потапят малки капчици в течен разтвор. Към тези капчици са прикрепени "ДНК линкери" - молекулярни инструменти, притежаващи "лепкави краища", които позволяват смесване и съвпадение, за да се образува набор от структури, желани от изследователите.
„Красотата на тази процедура е, че можем да програмираме свойствата на конкретен материал, така че да може да бъде еластичен или крехък, или дори да има самовъзстановителни сили, след като връзките могат да бъдат създадени и разкъсани обратимо“, отбелязва Бруич. „Създателите на материали биха могли да решат да поставят пет частици, които се придържат само към една друга, 10, които се придържат към две, и 20, които се придържат към три, или всяка друга комбинация. Това ще позволи изграждането на материали със специфични топологии или архитектури.“
Справка: DNA self-organization controls valence in programmable colloid design, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2112604118 , https://arxiv.org/abs/2109.01171
Източник: Physicists discover how particles self-assemble, New York University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари