چگونه چند مکعب‌ را در مقیاس نانومتری روی هم قرار دهیم؟

چگونه چند مکعب‌ را در مقیاس نانومتری روی هم قرار دهیم؟

پوشش‌دهی نانومکعب با تک‌رشته‌های DNA باعث تشکیل ساختار زیگزاگی می‌شود. با اصلاح رشته‌های DNA می‌توان ساختار نهایی را نیز تغییر داد.

 

پژوهشگران آزمایشگاه ملی بروخاون و دانشگاه کلمبیا نشان دادند نانومکعب‌های دارای پوششی از جنس تک‌رشته‌های DNA می‌توانند الگوهای زیگزاگی ایجاد کنند. این پدیده در مقیاس نانویی پیش از این دیده نشده بود.

این اشکال با چسبیدن به هم تشکیل ساختارهای سه‌بعدی مختلفی نظیر هرم می‌دهند. نانومکعب‌ها را می‌توان با اصلاح رشته‌های DNA به‌گونه‌ای تغییر داد که بتوان شکل نهایی متفاوتی ایجاد کرد. روی سطح نانومکعب‌ها علاوه بر DNA می‌توان سورفاکتانت، پلیمر یا مواد آلی دیگری قرار داد. مولکول‌های آلی یک پوسته در اطراف مکعب ایجاد می‌کنند که انعطاف‌پذیر بوده و می‌تواند تغییر شکل دهد.

نتایج این پروژه در نشریه Sciences Advances به چاپ رسیده است.

اولگ گانگ از محققان این پروژه می‌گوید: «اجسام نانومقیاس همیشه در اطراف خود یک لایه محافظ دارند چرا که این ذرات باید به وسیله چنین پوششی محافظت شوند تا به هم نچسبند. در این پروژه ما به بررسی این موضوع پرداختیم که چگونه ضخامت و سختی پوسته DNA را اصلاح کنیم تا در نهایت این پوسته‌ها روی آرایش نانومکعب‌های طلا تاثیرگذار شوند. برای تغییر ضخامت و سختی DNA از اصلاح طول زنجیره DNA استفاده کردیم.»

این گروه تحقیقاتی نشان دادند نانومکعب‌های پوشش‌دار همانند اجسام میکرومقیاس آرایش پیدا کرده و روی هم قرار می‌گیرند. تفاوت زمانی آغاز می‌شود که ضخامت پوسته افزایش یافته و ویژگی‌های سطحی نانومکعب تغییر می‌کند.

گانگ می‌افزاید: «هر نانومکعب ۶ وجه دارد که از طریق این وجوه به هم متصل می‌شوند. نانومکعب‌هایی که سطح آن با DNA مکمل پوشیده شده به هم متصل می‌شوند و آن‌هایی که رشته‌های شبیه هم دارند یکدیگر را دفع می‌کنند. زمانی که پوسته DNA به قدر کافی نرم باشد، مکعب‌ها تشکیل ساختار زیگزاگی می‌دهند که بیشترین جاذبه و کمترین دافعه میان آن‌ها برقرار است. این نوع ساختار پیش از این دیده نشده بود.»

قدم بعدی محققان کار روی ساختارهای غیرمکعبی است تا آن‌ها را نیز با پوشش‌دهی وادار به آرایش سه‌بعدی کنند.