با تلاش محققان؛

نانوساختار سه‌بعدی ابررسانا با استفاده از رشته‌های DNA تولید شد

محققان با استفاده از رشته‌های DNA موفق به تولید ساختار‌های سه بعدی با خاصیت ابررسانایی شدند.

کد خبر: ۸۹۰۷۴۲

چهارشنبه - ۲۸ آبان ۱۳۹۹ / November 18, 2020

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، مواد نانوساختار سه‌بعدی (۳-D) که الکتریسیته را بدون مقاومت هدایت می‌کنند، قادراند در طیف وسیعی از دستگاه‌های کوانتومی استفاده شوند. به‌ عنوان مثال، چنین نانوساختار‌های ابررسانای سه‌بعدی می‌توانند در تقویت‌کننده‌های سیگنال برای افزایش سرعت و دقت کامپیوتر‌های کوانتومی، در حسگر‌های میدان مغناطیسی فوق‌العاده حساس برای تصویربرداری پزشکی و نقشه‌برداری زمین‌شناسی زیرسطحی استفاده شوند. با این حال، ابزار‌های ساخت سنتی مانند لیتوگرافی محدود به نانوساختار‌های یک و دو بعدی مانند سیم‌های ابررسانا و فیلم‌های نازک شده‌اند.

به‌ تازگی دانشمندان آزمایشگاه ملی بروخاون و وزارت انرژی ایالت متحده (DOE) و دانشگاه کلمبیا پلتفورمی را برای نانومعماری ابررسانای سه‌بعدی ارائه کردند.

نتایج این پروژه در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است. در این مقاله محققان جزئیات مربوط به پلتفورمی را ارائه کردند که مبتنی بر خودآرایی DNA به شکل‌های سه‌بعدی مورد نظر در مقیاس نانو است. در خودآرایی DNA، یک رشته طولانی از DNA توسط رشته‌های مکمل کوتاه‌تر از مکان‌های خاص تا می‌شود.

اولگ گانگ، رهبر گروه نانومواد نرم و زیستی در مرکز نانومواد عامل‌دار آزمایشگاه بروخاون (CFN) و استاد شیمی می‌گوید: «به ‌دلیل قابلیت برنامه‌ریزی ساختاری، DNA می‌تواند یک پلتفورم خودآرایی برای تولید نانوساختار‌ها باشد.

با این حال، شکنندگی DNA باعث می‌شود که برای ساخت دستگاه‌های کاربردی و نانوساخت که به مواد غیرآلی نیاز دارد، نامناسب به نظر برسد. در این مطالعه، ما نشان دادیم که چگونه DNA می‌تواند به‌عنوان داربست برای معماری‌های سه‌بعدی نانومقیاس استفاده شود و در نتیجه می‌توان این رشته‌ها را به مواد غیرآلی مانند ابررسانا‌ها تبدیل کرد.»

برای ساخت داربست، ابتدا دانشمندان قاب‌های اوریگامی DNA به شکل هشت وجهی را طراحی کردند. آرون میکلسون، راهبرد قابل برنامه‌ریزی DNA را اعمال کرد تا این قاب‌ها به شبکه‌های دلخواه تبدیل شوند. سپس، او از یک روش شیمیایی برای پوشاندن شبکه‌های DNA با دی‌اکسید سیلیسیم (سیلیس) استفاده و ساختار‌های نرم اصلی را محکم کرد که برای حفظ ساختار آن‌ها به یک محیط مایع نیاز داشت. این تیم فرآیند ساخت را به‌گونه‌ای تغییر داد که ساختار طراحی شده به‌دست آید. نتایج تست‌ها و آزمون‌های تعیین مشخصات نیز رسیدن به این ساختار‌ها را تایید کرد.

گانگ گفت: «پردازش DNA در فرم اصلی با روش‌های معمول فناوری‌نانو امکان‌پذیر نیست. اما هنگامی که DNA را با سیلیس پوشاندیم یک ساختار سه‌بعدی مکانیکی قوی به‌دست آمد.»