DNA kullanılarak nanopartiküllerin yarı kristalleştirilmesi
Hemen hemen her tür kolloidal kristal tasarlanıp üretilebilmesine rağmen, kolloidal yarı kristallerin düşünceli ve bilinçli bir şekilde yaratılmasının zor bir iş olduğu kanıtlanmıştır.
Nanomühendislerden oluşan bir ekip tarafından yapılan yeni bir çalışma, DNA kullanılarak nanopartiküllerden oluşan yarı kristallerin oluşturulduğunu bildiriyor.
Kuasikristaller sıradan kristallerden farklıdır çünkü desenleri tekrarlanmaz. Elektriği dirençsiz iletebilme, ısıyı ve ışığı farklı şekilde absorbe edebilme veya çok sert veya kaygan yüzeylere sahip olma gibi olağanüstü özelliklere sahip olabilirler. Nanopartiküller genellikle nano ölçekte yapay malzemeler tasarlamak için kullanılıyor ve bilim adamları yakın zamanda nanomalzeme tasarımında yeni bir sınırı temsil eden ilk yarı kristali birleştirmek için DNA’yı kullandı.
Ekip, tabanlarında birleştirilen iki piramitten oluşan çift piramidal şekillere odaklandı. Daha sonra temel olarak tabanlarında birbirine yapışmış iki piramit olan çift piramit şeklindeki nesneleri denediler. Daha sonra DNA iplikçikleri, molekülleri bir yarı kristal halinde bir araya gelecek şekilde programlamak üzere birbirlerini tanıyacak şekilde kodlandı.
Ayrı olarak ekip, Anthony C.’nin başkanı Sharon Glotzer tarafından yönetildi. Kimya mühendisliğinde Lembke, farklı yan sayıları olan ikili piramitleri modelliyor. Michigan Üniversitesi kimya mühendisliği doktora öğrencileri Yin Lim ve Sangmin Lee’nin araştırmasına göre, belirli koşullar altında ve doğru göreceli oranlarda, on kenarlı beşgen çift piramitlerden oluşan dekahedronlar yarı kristal oluşturabilir.
gözlük dedi ki, “Orijinal yarı kristal simülasyonumuzda, tetrahedronlar, tetrahedralar arasında çok küçük boşluklar olacak şekilde dekahedronlar halinde düzenlenmişti. Burada, bu boşluklar DNA ile doldurulacaktı, dolayısıyla dekahedronun da yarı kristaller oluşturabileceği mantıklıydı.”
Ekip, ikosahedral moleküllerden oluşan bir yarı kristal oluşturmak için teori ve deneyi birleştirdi. Bilim adamları bunu elektron mikroskobu görüntülemesini kullanarak doğruladılar.
Bu, nanobilim dünyasında önemli bir dönüm noktasıdır. Sonuçlar, karmaşık nanoyapıların tasarımına ve yapımına ışık tutuyor ve nanoteknolojinin ileri malzemelerine ve yenilikçi uygulamalarına giden yolu açıyor.
Yapı, eşmerkezli daireler halinde düzenlenmiş bir gül grubu gibi görünüyor. 2B katmanlardaki 10 kenarlı şekiller 12 katlı simetriye sahiptir ve düzenli aralıklarla istiflenir. Eksenel yarı kristal, kuaterner bazlı yarı kristallerde gözlemlenene benzer istiflenmiş bir yapıdır. Ancak çoğu eksenel yarı kristalin aksine, yeni yarı kristal katmanların döşeme deseni katmandan katmana değişir. Bunun yerine, döşemenin büyük bir kısmı tahmin edilemeyecek şekilde bükülüyor ve bu hafif düzeydeki kaos stabiliteyi artırıyor.
Dergi referansı:
- Cho, W., Lim, Y., Lin, H., ve diğerleri. DNA kullanılarak tasarlanan kolloidal yarı kristaller. Nat. yağmurlu. (2023). Dijital Kimlik: 10.1038/s41563-023-01706-x
