آرایش کنترل‌شده DNAها برای استفاده به‌عنوان قالب نانوساختارها

یکی از اهداف مهم در فناوری‌نانو تولید نانوساختارها با اندازه کنترل‌شده است. هم‌اکنون محققان در آمریکا موفق شده‌اند که از DNA تک‌رشته‌ای مجزا به‌عنوان اجزای سازنده در ساخت لوله‌های مولکولی با محیط‌هایی از پیش معین‌شده، استفاده کنند. از این لوله‌ها می‌توان به‌تدریج به‌عنوان قالب‌هایی برای ساخت نانوسیم‌هایی با خواص الکترونیکی کنترل‌شده برای افزاره‌های نانوالکترونیکی آینده، استفاده کرد.

یکی از اهداف مهم در فناوری‌نانو تولید نانوساختارها با اندازه کنترل‌شده است.
هم‌اکنون محققان در آمریکا موفق شده‌اند که از DNA تک‌رشته‌ای مجزا به‌عنوان
اجزای سازنده در ساخت لوله‌های مولکولی با محیط‌هایی از پیش معین‌شده، استفاده
کنند. از این لوله‌ها می‌توان به‌تدریج به‌عنوان قالب‌هایی برای ساخت نانوسیم‌هایی
با خواص الکترونیکی کنترل‌شده برای افزاره‌های نانوالکترونیکی آینده، استفاده
کرد.
پنگ یین از کالتِک و یکی از این محققان، گفت:«ما روش ساده‌ای را برای ساخت لوله‌های
مولکولی با محیط‌های برنامه‌ریزی‌شده توسعه داده‌ایم. آنلینگ تک‌مرحله‌ای منجر
به خودآرایی لوله‌های طویلی می‌شود که دارای محیط‌های تک‌پراکندگی از ۴، ۵، ۶،
۷، ۸، ۱۰ یا ۲۰ مارپیچ DNA هستند.
DNA که جزء سازنده موجودات زیستی است دو رشته خطی دارد که به‌صورت مارپیچی
دوگانه درهم تنیده شده‌اند. در طول هر کدام از این رشته‌ها ۴ باز مختلف وجود
دارد که هر کدام می‌تواند به باز مکمل خود در طول رشته دیگر متصل شوند. DNA یک
ماده مهندسی جذاب است؛ زیرا رشته‌های دارای توالی‌های باز مکمل با هم پیوند
داده، به‌صورت خودآرا ساختارهای مولکولی پیچیده‌ای ایجاد می‌کنند؛ این در حالی
است که ساخت لوله‌های مولکولی که همه محیط یکسانی دارند با استفاده از DNA کار
دشواری است.
در مقایسه با تحقیق قبلی در زمینه کنترل محیط لوله DNA، فرایند جدید این محققان
به شکل قابل ملاحظه‌ای آسان‌تر است؛ این محققان با خودآرایی لوله‌های DNA متشکل
از مارپیچ‌های DNA موازی، از قطعات رشته‌ای کوتاه مجزا(هر کدام دارای ۴۲ باز)
شروع کردند. آنها با جفت‌ کردن قسمت‌های مکمل داخل این رشته‌ها، شبکه‌هایی از
DNA ایجاد کردند که متشکل از مارپیچ‌های موازی است که با رابطه‌های
تک‌رشته‌ای‌شده به هم متصّل شده‌ بودند. نتیجه این نوع آرایش، تشکیل تنها
لوله‌هایی با یک محیط معین از یک مجموعه رشته‌های DNA اولیه است.
به عقیده این محققان از این لوله‌ها می‌توان در کاربردهای گسترده‌ای از
زیست‌فیزیک و الکترونیک گرفته تا فناوری‌نانو استفاده کرد. آنها توضیح می‌دهند
که در فیزیک زیستی، خواص فیزیکی قابل برنامه‌ریزی‌ای از قبیل طول استحکام که
نشان‌دهنده صلبیت این لوله‌هاست آنها را تبدیل به سیستم‌های مدل سنتزی جذابی
می‌کند. در نانوالکترونیک، فلزکاری DNA می‌تواند تدریجاً به نانوسیم‌هایی با
قطرهای کنترل‌شده و بنابراین خواص الکترونیکی کنترل‌شده‌ای منجر شود، همچنین در
فناوری‌نانو، DNA با خواص مکانیکی و هندسی قابل برنامه‌ریزی، ممکن است به‌عنوان
اجزای سازنده برای افزاره‌ها و معماری‌های بسیار پیشرفته مانند مسیرهایی برای
موتورهای مولکولی و یا به‌عنوان قالب‌هایی مثلاً برای گروه‌های عملکردی
سازمان‌دهنده، استفاده شوند.
این محققان نتایج کار خود را در مجله Science منتشر کرده‌اند.