تبدیل کنترل شده‌ی نانوذرات به ساختارهای دلخواه

آقای دان لو، دانشیار مهندسی زیستی دانشگاه کرنل که این تیم تحقیقاتی را راهبری
کرده است، می‌گوید: “طبق اصول علمی شما می‌توانید تقریباً هر شکل و ساختاری را
در مقیاس نانو بسازید.” کار آنها در شماره اکتبر ۲۰۰۸ مجله‌ی بسیار معتبر
Nature Nanotechnology منتشر شده است.

این فرایند به صورت خلاصه به این شکل است که محققان، نانوذرات طلا را به شکل‌های
مختلفی ازجمله سیم، صفحه، دایره، سه‌گوش، و حتی حصار درآوردند. ساختار حصاری به
این صورت است که یک منطقه‌ی محدود به‌وسیله‌ی نانوسیم‌ها محصور می‌شود (شبیه
آغل گوسفند!). نانوسیم‌های حاصل از این کار را می‌توان به الکترودهای میکرومتری
و از طریق آنها به سایر مدارها متصل کرد؛ استفاده از نانوساختارها (مثلاً
نانوسیم ها) در ابزارهای میکرومتری، یکی از مباحث مطرح در فناوری نانو است؛
زیرا تا وقتی نتوان یک نانوساختار را در یک وسیله‌ی بزرگ مورد استفاده قرار داد
نمی‌توان از قابلیت‌های آن استفاده‌ی عملی کرد. علاوه‌بر نانوذرات فلزی، این
فرایند را می‌توان بر روی نقاط کوانتومی، ذرات مغناطیسی و دیگر نانوذرات نیز
پیاده کرد.

در این پژوهش، از نانوذرات ۱۲ نانومتری طلا که در آب معلق شده بودند استفاده شد.
محققان برای معلق کردن ذرات طلا در آب، آنها را با لیگاندهایی پوشاندند که هم
به فلز می‌چسبند و هم به آب. ابتکار دوم در این کار، استفاده از رشته‌های منفرد
“DNA” سنتزی به عنوان لیگاند بود. مولکول‌های “DNA” باعث می‌شوند که ذرات فلزی مثل
تارهای مو درون آب در امتداد هم قرار بگیرند و با تبخیر شدن آب، این ذرات به هم
متصل می‌شوند. با تنظیم کردن طول رشته‌های “DNA” می‌توان فاصله‌ی بین ذرات طلا را
به دقت کنترل کرد و آنها را به صورت آرایه‌هایی موسوم به اَبَر شبکه (superlattice)
درآورد. اَبَر شبکه‌های فلزی کاربردهایی در حافظه‌ی رایانه‌ها و فوتونیک داشته،
خواص منحصربه‌فردی در مدارهای الکترونیکی دارند.

هزینه این پروژه از طریق جایزه بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) به آقای دان لو و
اعتبارات بنیاد علوم، فناوری و نوآوری ایالت نیویورک تامین شده است.