پژوهشگران نشان دادند که با استفاده از رشته‌های DNA با توالی خاص در فرآیند سنتز بلورها، می‌توان کریستال‌های نانویی با ویژگی‌های جالب توجه تولید کرد. این گروه نشان دادند که تولید نانوساختارهای هسته‌ای پوسته‌ای در یک مرحله، با این راهبرد قابل انجام است.
DNA سنتز و مهندسی بلورها را ساده‌تر می‌کند
محققان دانشگاه نورث‌وسترن نشان داده اند که برهمکنش دقیق و تنظیم‌شده DNA می‌تواند در مهندسی کریستال کلوئید بسیار موثر باشد. با طراحی چنین کریستال‌های دقیقی می‌توان نانومواد با قابلیت‌های کارکردی مناسب تولید کرد.
مهندسی کریستال کلوئیدی با DNA شامل اصلاح نانوذرات و تبدیل آن‌ها به اکی‌والانت‌های اتمی قابل برنامه‌ریزی یا “PAEها” است. در حال حاضر بیشتر تحقیقات در این حوزه روی فرایند کنترل اندازه و شکل کریستال متمرکز شده است، با این حال، حتی با روش‌های جدید، جدا کردن کریستال رشد کرده، یا هسته‌زایی انجام شده دشوار است.
در طول فرآیند مواد موجود به صورت یکنواختی رشد نمی‌کنند، بنابراین می‌توانید کریستال‌های بسیار کوچکی داشته باشید که ممکن است در اواخر فرآیند شکل بگیرند و کریستال‌های بزرگی داشته باشید که در کل زمان فرآیند در حال رشد بوده‌اند و شما در نهایت با جمعیتی واقعاً غیر یکنواخت در محیط روبرو هستند.این گروه به دنبال جداکردن دو فرآیند مختلف، یعنی رشد بلور و هسته‌زایی بودند.
در این مطالعه، تیم میرکین بررسی کرد که چگونه می‌توان از قدرت تعامل DNA برای جدا کردن هسته‌زایی و رشد بلور در تبلور کلوئیدی استفاده کرد.
برای انجام این کار، این تیم دو گروه از نانوذرات مکمل ایجاد کرد: یک دسته حاوی جفت باز مکمل، به نام PAES هسته‌زا و دیگر حاوی جفت بازهای ناسازگار، تا امکان رشد بلور فراهم شود.
کایل گیبسون گفت: «شما کریستال‌های اولیه خود [ذرات بذر] را دارید که در حال تشکیل هستند و سپس در ادامه ذرات ضعیف‌تر می‌توانند روی ذراتی که در حال حاضر در آنجا وجود دارد، رشد کنند.»
با استفاده از این روش، محققان توانستند یکنواختی کریستال را بهبود بخشند. آن‌ها همچنین می‌توانند به طور مستقل نانوذرات و توالی DNA روی آن را انتخاب کرده و با مخلوط کردن مواد اولیه به آن‌ها اجازه دهند انواع مختلفی از مواد را در کریستال‌ها بگنجانند.
لندی گفت: «از این روش می‌توان برای ساخت ساختارهای جالب هسته‌ای پوسته‌ای در یک مرحله استفاده کرد، که قبلاً با روش‌های قدیمی‌تر، به چندین مرحله نیاز داشت.»
