نانوسیم‌های مشابه به ساختار DNA با روشی جدید تولید می‌شوند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، نانوسیم‌ها اجزای حیاتی برای صنعت نانو الکترونیک، حسگر‌ها و نانوپزشکی در آینده هستند. برای دستیابی به پیچیدگی مورد نیاز در این حوزه، کنترل موقعیت و رشد زنجیره‌های فلزی در نانوسیم‌ها در سطح اتمی ضروری است.

به تازگی مقاله‌ای در مجله Angewandte Chemie به چاپ رسیده که در آن یک تیم تحقیقاتی، رویکرد جدیدی ارائه کرده‌اند آن‌ها با استفاده از رشته‌های DNA توانستند نانوسیم‌های مهندسی شده تولید کنند. با این روش محققان نانوسیم، مارپیچی، با استفاده از پالادیوم – DNA ساختند که از تشکیل جفت باز‌های طبیعی در یک مولکول DNA دو رشته تقلید می‌کند.

محققان این پروژه به رهبری میگل گالیندو روشی جالب برای تولید زنجیره‌های منفرد و مستمر از یون‌های پالادیوم ارائه کرده‌اند. این فرایند براساس خودآرایی مولکولی کمپلکس پالادیوم و مولکول‌های DNA تک رشته‌ای عمل می‌کند.

در سال‌های اخیر، DNA به‌دلیل امکان «برنامه‌ریزی» ساختار‌های حاصل از طریق توالی باز‌ها به ابزاری مهم برای علوم نانو و فناوری نانو تبدیل شده است. ترکیب فلزات در ساختار‌های DNA می‌تواند به آن‌ها ویژگی‌هایی مانند رسانایی، فعالیت کاتالیزوری، مغناطیسی و واکنش‌پذیری بدهد.

با این حال، سازماندهی یون‌های فلزی در مولکول‌های DNA امری ساده نبود، زیرا یون‌های فلزی می‌توانند به مکان‌های مختلف متصل شوند. تیم گالیندو روشی هوشمند برای کنترل اتصال یون‌های پالادیوم به مکان‌های خاص ایجاد کردند. آن‌ها از یک کمپلکس پالادیوم ویژه‌ای استفاده کردند که می‌تواند جفت باز‌هایی را با باز‌های آدنین طبیعی در یک رشته DNA تشکیل دهد.

لیگاند موجود در این مجموعه یک سیستم حلقه‌ای مسطح و آروماتیک است که سه موقعیت اتصال موجود در یون پالادیوم را در اختیار می‌گیرد. سپس موقعیت چهارم پالادیوم در دسترس است تا به یک اتم نیتروژن بسیار خاص در آدنین متصل شود. این لیگاند همچنین دارای اتم‌های اکسیژن است که قادر به ایجاد پیوند هیدروژنی با گروه NH ۲ مجاور آدنین است. این الگوی اتصال دقیقاً مشابه جفت‌سازی باز واتسون-کریک است، با این تفاوت که توسط یون پالادیوم واسطه شده و موجب می‌شود ساختار نهایی به‌طور قابل توجهی از جفت‌سازی طبیعی واتسون-کریک قوی‌تر باشد.

اگر رشته DNA ساخته شده به‌طور انحصاری از باز‌های آدنین ساخته شود، یک کمپلکس پالادیوم به هر آدنین متصل می‌شود. لیگاند‌های مسطح، دقیقاً مانند باز‌های طبیعی، خود را به‌صورت پشته‌های هم سطح، پیکربندی می‌کنند. این کار منجر به تشکیل ساختار دو رشته‌ای از کمپلکس‌های پالادیوم و DNA می‌شود که شبیه به یک مارپیچ DNA طبیعی بوده که در آن یک رشته با یک مجموعه فوق مولکولی از کمپلکس‌های پالادیوم پیوسته جایگزین شده است.

اگرچه این تیم هنوز ویژگی‌های رسانایی این سیستم‌ها را بررسی نکرده است، اما می‌توان پیش‌بینی کرد که احیا صحیح این یون‌های فلزی می‌تواند منجر به تشکیل یک نانوسیم رسانا با ساختار بسیار کنترل شده شود. این گروه تحقیقاتی در حال حاضر روی اصلاح لیگاند‌ها کار می‌کنند، تا خواص جدیدی به این سیستم ارائه دهند.