Ученые сформулировали правила нано-дизайна
Futurvector-RTD, Boris Sivko
Ученые сформулировали правила нано-дизайна
Одной из главных проблем, с которыми до сих пор сталкивались
исследователи наномира, была неизвестная природа взаимодействия
различных частиц между собой на наноуровне. Подобные знания помогли бы
ученым разрабатывать более надежные и стабильные наноустройства.
Работая в этом направлении, группа ученых из США предложила свой набор
из шести правил взаимодействия частиц на наноуровне, которые помогут в
будущем решить до конца поставленную задачу и, фактически, с нуля
строить кристаллические решетки.
Научный мир много знает о взаимодействии тел в макромасштабе, но
многие процессы наномасштаба пока остаются неизвестными. Поэтому до
сих пор теория не позволяет с высокой точностью предсказать, какие
наноструктуры будут стабильными, а какие - нет, также как не может
предложить советов для поиска наиболее стабильных и полезных
наноструктур. Фактически, ученые продвигаются во тьме при поиске новых
возможностей наномира.
Для решения этой проблемы группа ученых из Northwestern University
(США) рассмотрела наноструктуры, получающиеся из объединения
наночастиц золота с помощью молекул ДНК, и сделала ряд выводов
относительно возможных структур таких соединений. По их мнению,
полученные закономерности могут применяться к любому типу сферических
наночастиц, плотно упакованных или просто соединяющихся посредством
молекул ДНК.
Целью исследования было установить своего рода <<правила>> для внешних и
внутренних условий, которые приводят к определенным видам
взаимодействия между наночастицами золота и молекулами ДНК, а также
построить наноструктуры, которые могут быть получены при таком
взаимодействии.
С помощью малоуглового рентгеновского рассеяния, команда определила
характеристики структуры 41 кристалла, которые базируются на 9 типах
кристаллической решетки. Исследователи обнаружили, что для каждой из
обнаруженных наноструктур с помощью подбора условий (изменения длины и
размера соединительных молекул ДНК) они могут контролировать параметры
кристаллической решетки, такие как размер и стабильность. Методики,
позволяющие создать каждый из типов наноструктуры, базируются на 6
правилах, изложенных учеными в статье, опубликованной в журнале
Science.
По мнению ученых, теоретически этим правилам можно было бы следовать,
чтобы построить любой тип кристаллической решетки.
Чтобы кратко описать предложенные правила, ученые используют аналогию
с игрой в шарики различного цвета. Если в наличии есть шарики, к
примеру, красного, зеленого и желтого цветов, то можно использовать
молекулы ДНК, чтобы <<заставить>> красные шарики расположиться в
определенных местах. Затем разместить в нужных позициях
последовательно желтые и зеленые шары. Все это ученые могут
проделывать в суб-нанометровом масштабе.
По мнению исследователей, их работа может существенно облегчить
изготовление любых наноструктур, к примеру, массивов наночастиц,
лежащих в основе солнечных батарей и предназначенных для более
эффективного преобразования светового излучения. Кроме того, методика
позволит разрабатывать новые датчики, а также значительно
усовершенствовать техники катализа.
http://sci-lib.com/article1288.html
http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/uchenye-sformulirovali-pravila-nano-dizaina
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/47541