නැනෝ ප්‍රමාණයේ ද්‍රව්‍ය සංරචක හෝ "නැනෝ-වස්තූන්", ඉතා වෙනස් වර්ගවල - අකාබනික හෝ කාබනික - අපේක්ෂිත 3-D ව්‍යුහයන් බවට එකලස් කිරීම සඳහා විද්‍යාඥයින් වේදිකාවක් සංවර්ධනය කර ඇත. ස්වයං-එකලස් කිරීම (SA) විවිධ වර්ගවල නැනෝ ද්‍රව්‍ය සංවිධානය කිරීමට සාර්ථකව භාවිතා කර ඇතත්, ක්‍රියාවලිය අතිශයින්ම පද්ධති-විශේෂිත වී ඇති අතර, ද්‍රව්‍යවල අභ්‍යන්තර ගුණාංග මත පදනම්ව විවිධ ව්‍යුහයන් ජනනය කරයි. අද දින Nature Materials හි ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද පත්‍රිකාවක වාර්තා කර ඇති පරිදි, ඔවුන්ගේ නව DNA-ක්‍රමලේඛනය කළ හැකි නැනෝ නිෂ්පාදනය කිරීමේ වේදිකාව, අද්විතීය දෘශ්‍ය, රසායනික සහ අනෙකුත් ගුණාංග මතුවන නැනෝ පරිමාණයේ (මීටරයකින් බිලියනයකින් පංගුවක්) එකම නියම කරන ලද ආකාරයෙන් විවිධ 3-D ද්‍රව්‍ය සංවිධානය කිරීමට යෙදිය හැකිය.
"SA ප්‍රායෝගික යෙදුම් සඳහා තෝරා ගැනීමේ තාක්‍ෂණයක් නොවීමට එක් ප්‍රධාන හේතුවක් නම්, විවිධ නැනෝ සංරචක වලින් සමාන 3-D ඇණවුම් කළ අරා නිර්මාණය කිරීම සඳහා එකම SA ක්‍රියාවලිය පුළුල් පරාසයක ද්‍රව්‍ය හරහා යෙදිය නොහැකි වීමයි," බෲක්හේවන් ජාතික රසායනාගාරයේ එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ (DOE) විද්‍යා පරිශීලක පහසුකම පිළිබඳ කාර්යාලයක් වන ක්‍රියාකාරී නැනෝ ද්‍රව්‍ය මධ්‍යස්ථානයේ (CFN) මෘදු සහ ජෛව නැනෝ ද්‍රව්‍ය සමූහයේ නායක සහ කොලොම්බියා ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ රසායනික ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ ව්‍යවහාරික භෞතික විද්‍යාව සහ ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්යවරයෙකු වන අනුරූප කතුවරයා වන ඔලෙග් ගැන්ග් පැහැදිලි කළේය. "මෙහිදී, ලෝහ, අර්ධ සන්නායක සහ ප්‍රෝටීන සහ එන්සයිම ඇතුළු විවිධ අකාබනික හෝ කාබනික නැනෝ-වස්තූන් කැප්සියුලේට් කළ හැකි දෘඩ බහුඅවයවික DNA රාමු නිර්මාණය කිරීමෙන් අපි SA ක්‍රියාවලිය ද්‍රව්‍ය ගුණාංගවලින් විසංයෝජනය කළෙමු."
විද්‍යාඥයින් ඝනකයක්, අෂ්ටාශ්‍රිතයක් සහ ටෙට්‍රාහෙඩ්‍රනයක් ආකාරයෙන් කෘතිම DNA රාමු නිර්මාණය කළහ. රාමු තුළ DNA "අත්" ඇති අතර ඒවා අනුපූරක DNA අනුක්‍රමය සහිත නැනෝ-වස්තු වලට පමණක් බන්ධනය විය හැකිය. මෙම ද්‍රව්‍ය වොක්සෙල් - DNA රාමුවේ සහ නැනෝ-වස්තුවේ ඒකාබද්ධතාවය - සාර්ව පරිමාණ 3-D ව්‍යුහයන් සෑදිය හැකි ගොඩනැගිලි කොටස් වේ. ඒවායේ සිරස්වල කේතනය කර ඇති අනුපූරක අනුපිළිවෙල අනුව ඇතුළත කුමන ආකාරයේ නැනෝ-වස්තුවක් තිබේද (නැතහොත් නැත) යන්න නොසලකා රාමු එකිනෙකට සම්බන්ධ වේ. ඒවායේ හැඩය අනුව, රාමු වලට වෙනස් සිරස් සංඛ්‍යාවක් ඇති අතර එමඟින් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ව්‍යුහයන් සාදයි. රාමු තුළ සත්කාරකත්වය දරන ඕනෑම නැනෝ-වස්තුවක් එම නිශ්චිත රාමු ව්‍යුහය ලබා ගනී.
ඔවුන්ගේ එකලස් කිරීමේ ප්‍රවේශය ප්‍රදර්ශනය කිරීම සඳහා, විද්‍යාඥයින් DNA රාමු තුළ තැබීමට අකාබනික සහ කාබනික නැනෝ-වස්තු ලෙස ලෝහමය (රන්) සහ අර්ධ සන්නායක (කැඩ්මියම් සෙලනයිඩ්) නැනෝ අංශු සහ බැක්ටීරියා ප්‍රෝටීනයක් (ස්ට්‍රෙප්ටාවිඩින්) තෝරා ගත්හ. පළමුව, ඔවුන් CFN ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ පහසුකමේ සහ ජීව විද්‍යාත්මක සාම්පල සඳහා ක්‍රයොජනික් උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියාත්මක වන උපකරණ කට්ටලයක් ඇති වැන් ඇන්ඩෙල් ආයතනයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ සමඟ රූපගත කිරීමෙන් DNA රාමු වල අඛණ්ඩතාව සහ ද්‍රව්‍ය වොක්සෙල් සෑදීම තහවුරු කළහ. ඉන්පසු ඔවුන් ජාතික සමමුහුර්ත ආලෝක ප්‍රභවය II (NSLS-II) හි කොහෙරන්ට් දෘඩ එක්ස් කිරණ විසිරීම සහ සංකීර්ණ ද්‍රව්‍ය විසිරීමේ කදම්භ රේඛා වල 3-D දැලිස් ව්‍යුහයන් පරීක්ෂා කළහ - බෲක්හේවන් රසායනාගාරයේ තවත් DOE විද්‍යා පරිශීලක පහසුකම කාර්යාලය. කොලොම්බියා ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය බයිකොව්ස්කි රසායනික ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය සනත් කුමාර් සහ ඔහුගේ කණ්ඩායම පරිගණක ආකෘති නිර්මාණය සිදු කළේ පර්යේෂණාත්මකව නිරීක්ෂණය කරන ලද දැලිස් ව්‍යුහයන් (එක්ස් කිරණ විසිරුම් රටා මත පදනම්ව) ද්‍රව්‍ය වොක්සෙල් සෑදිය හැකි වඩාත්ම තාප ගතිකව ස්ථායී ඒවා බව හෙළි කරමිනි.
"මෙම ද්‍රව්‍යමය වොක්සෙල් අපට පරමාණු (සහ අණු) සහ ඒවා සාදන ස්ඵටික වලින් ලබාගත් අදහස් භාවිතා කිරීමට පටන් ගැනීමට ඉඩ සලසයි, තවද මෙම අතිවිශාල දැනුම සහ දත්ත සමුදාය නැනෝ පරිමාණයේ උනන්දුවක් දක්වන පද්ධති වෙත ගෙන යාමට ඉඩ සලසයි," කුමාර් පැහැදිලි කළේය.
ඉන්පසු කොලොම්බියාවේ ගැන්ග්ගේ සිසුන් රසායනික හා දෘශ්‍ය ශ්‍රිත සහිත විවිධ ද්‍රව්‍ය වර්ග දෙකක සංවිධානය මෙහෙයවීම සඳහා එකලස් කිරීමේ වේදිකාව භාවිතා කළ හැකි ආකාරය නිරූපණය කළහ. එක් අවස්ථාවකදී, ඔවුන් එන්සයිම දෙකක් සම-එකලස් කර, ඉහළ ඇසුරුම් ඝනත්වයක් සහිත 3-D අරා නිර්මාණය කළහ. එන්සයිම රසායනිකව නොවෙනස්ව පැවතුනද, එන්සයිම ක්‍රියාකාරිත්වයේ හතර ගුණයක වැඩිවීමක් පෙන්නුම් කළහ. මෙම "නැනෝ ප්‍රමිතික" කඳුරැල්ල ප්‍රතික්‍රියා හැසිරවීමට සහ රසායනිකව ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සක්‍රීය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය. දෘශ්‍ය ද්‍රව්‍ය නිරූපණය සඳහා, ඔවුන් ක්වොන්ටම් තිත් වල විවිධ වර්ණ දෙකක් මිශ්‍ර කළහ - ඉහළ වර්ණ සන්තෘප්තිය සහ දීප්තිය සහිත රූපවාහිනී සංදර්ශන සෑදීමට භාවිතා කරන කුඩා නැනෝ ස්ඵටික. ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂයකින් ග්‍රහණය කරගත් රූපවලින් පෙනී ගියේ සාදන ලද දැලිස ආලෝකයේ විවර්තන සීමාවට (තරංග ආයාමයට) වඩා අඩු වර්ණ සංශුද්ධතාවය පවත්වා ගෙන යන බවයි; මෙම ගුණාංගය විවිධ සංදර්ශක සහ දෘශ්‍ය සන්නිවේදන තාක්ෂණයන්හි සැලකිය යුතු විභේදන වැඩිදියුණු කිරීමට ඉඩ සලසයි.
"ද්‍රව්‍ය සෑදිය හැකි ආකාරය සහ ඒවා ක්‍රියා කරන ආකාරය පිළිබඳව අපි නැවත සිතා බැලිය යුතුයි," ගැන්ග් පැවසීය. "ද්‍රව්‍ය නැවත සැලසුම් කිරීම අවශ්‍ය නොවිය හැකිය; පවතින ද්‍රව්‍ය නව ආකාරවලින් ඇසුරුම් කිරීමෙන් ඒවායේ ගුණාංග වැඩි දියුණු කළ හැකිය. විභවයෙන්, අපගේ වේදිකාව '3-D මුද්‍රණ නිෂ්පාදනයෙන් ඔබ්බට' ඉතා කුඩා පරිමාණයන්ගෙන් සහ වැඩි ද්‍රව්‍ය විවිධත්වයක් සහ සැලසුම් කළ සංයුති සහිත ද්‍රව්‍ය පාලනය කිරීමට හැකියාව ලබා දෙන තාක්‍ෂණයක් විය හැකිය. විවිධ ද්‍රව්‍ය පන්තිවල අපේක්ෂිත නැනෝ-වස්තූන්ගෙන් 3-D දැලිස් සෑදීමට එකම ප්‍රවේශය භාවිතා කිරීම, වෙනත් ආකාරයකින් නොගැලපෙන ලෙස සලකනු ලබන ඒවා ඒකාබද්ධ කිරීම, නැනෝ නිෂ්පාදනයේ විප්ලවීය වෙනසක් ඇති කළ හැකිය."
DOE/Brookhaven ජාතික රසායනාගාරය විසින් සපයන ලද ද්‍රව්‍ය. සටහන: අන්තර්ගතය ශෛලිය හා දිග අනුව සංස්කරණය කළ හැකිය.
ScienceDaily හි නොමිලේ විද්‍යුත් තැපැල් පුවත් පත්‍රිකා සමඟින් නවතම විද්‍යා පුවත් දිනපතා සහ සතිපතා යාවත්කාලීන වේ. නැතහොත් ඔබේ RSS කියවනය තුළ පැයකට වරක් යාවත්කාලීන වන පුවත් සංග්‍රහ බලන්න:
ScienceDaily ගැන ඔබ සිතන්නේ කුමක්දැයි අපට කියන්න — අපි ධනාත්මක සහ ඍණාත්මක අදහස් දෙකම සාදරයෙන් පිළිගනිමු. වෙබ් අඩවිය භාවිතා කිරීමේදී කිසියම් ගැටළුවක් තිබේද? ප්‍රශ්න තිබේද?
පළ කිරීමේ කාලය: ජූලි-04-2022