Календарь новостей

« Декабрь 2025 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

Кристаллы из наночастиц и ДНК

Источник: phys.org

Исследователи Северо-Западного Университета США разработали методику создания почти совершенных монокристаллов из наночастиц и ДНК. Как отмечает один из руководителей проекта профессор Чад А. Миркин, монокристаллы необходимы для многих технологий. В частности, возможность выращивать идеальные кристаллы кремния стала основой для развития полупроводниковой промышленности, а сапфиры и рубины позволили создать лазерную технику. Высокое качество кристаллов определяется их структурой – точным размещением атомов в четко определенной решетке. Но хотя кристаллизация атомов – достаточно хорошо изученный процесс, предсказать исход молекулярной кристаллизации пока еще очень сложно.

Создание трехмерных решеток из наночастиц также сопряжено со значительными трудностями. Используемые методы сушки и осаждения не позволяют точно контролировать процесс и получать желаемую симметрию кристаллов. Профессор Миркин и его коллега профессор Моника Олвера де ла Крус разработали рецепт, позволяющий получать кристаллические структуры высокого качества. В них наночастицы играют роль «атомов», а нити ДНК выступают в качестве связей между узлами решетки. Общий набор инструкций обеспечивает беспрецедентный контроль над типом и формой получаемых кристаллов. Команда ученых работала с наночастицами золота, но технология может быть адаптирована к другим материалам.

В итоге могут быть получены кристаллы для нужд фотоники, электроники и для создания химических катализаторов. Как отмечает профессор Олвера де ла Крус, решающее значение имеет отношение длины связывающей нити ДНК к размеру наночастиц. Длина ДНК не должна быть намного больше, чем диаметр наночастицы. Неправильное соотношение этих параметров приводят к значительным колебаниям энергии, в итоге образуется не кристалл, а сферическое тело. В исследовании размер наночастиц золота составлял от 5 до 20 нанометров в диаметре. Длина связующих ДНК составляла около 18 пар оснований, еще около 6 одинарных оснований приходилось на «липучки», которыми ДНК крепились к наночастицам.

Для самосборки монокристалла два набора золотых наночастиц (их общее число составляло около 1 млн.), оснащенных линкерными ДНК–нитями, помещались в воду. Затем раствор нагревался до температуры, чуть выше температуры плавления связующих ДНК и очень медленно (в течение 2-3 дней) охлаждался до комнатной температуры. Медленный процесс охлаждения дает системе достаточно времени и энергии для того, чтобы все наночастицы и ДНК–связки самоорганизовались и встали точно на свое место. В итоге были получены высококачественные монокристаллы размером около 3 микрон. По словам профессора Миркина, в будущем возможно масштабировать процесс таким образом, чтобы вырастить более крупные монокристаллы.

Подготовлено по материалам (источник): phys.org
Дата: 29 ноября 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой: Органика и металл: новый подход в наноэлектронике Исследователи разработали новый метод синтеза наночастиц Наночастицы золота можно получать с помощью чая Соли золота + корица = наночастицы Уникальная технология контроля роста металлических кристаллов Наночастицы золота с противораковыми свойствами – из чая