Фізики відкрили, як частинки самозбираються

Група фізиків виявила, як молекули ДНК самоорганізуються у клейкі клаптики між частинками у відповідь на інструкції зі складання.

Отримані висновки є «доказом концепції» для інноваційного способу виробництва матеріалів з чітко визначеною зв’язністю між частинками, зазначається у пресрелізі Нью-Йоркського університету (NYU).

Робота була опубліковано у журналі “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

«Ми показуємо, що можна запрограмувати частинки для створення адаптованих структур з індивідуальними властивостями», — пояснює Ясна Бруїч, професорка фізичного факультету NYU та одна із дослідників. «У той час, як крани, дрилі та молотки при будівництві мають управлятися людьми, ця робота показує, як можна використовувати фізику для створення розумних матеріалів, які самі “знають” як себе збирати».

Вчені довго шукають засоби самозбирання молекул і досягли проривів на багатьох фронтах. Однак менш розробленими є заходи, в яких ці крихітні частинки самозбираються за допомогою заздалегідь запрограмованої кількості зв’язків.

Для вирішення цього, Бруїч та її колеги — постдокторант кафедри фізики NYU Ангус МакМуллен та професор механічних наук та інженерії в Університеті Іллінойсу в Урбана-Шампейн Саша Гільгенфельдт — провели серію експериментів із захоплення та маніпуляції поведінкою молекул ДНК на поверхні частинок.

Працюючи на мікронному рівні — з частинками розміром 1/25 від розміру пилинки, вони занурювали крихітні краплі у рідкий розчин. До цих крапельок були приєднані «лінкери ДНК» — молекулярні інструменти з «липкими кінцями», які дозволяють змішувати та поєднувати для утворення масиву структур, бажаного дослідниками.

«Принадність цієї процедури полягає в тому, що ми можемо запрограмувати властивості конкретного матеріалу, щоб він міг бути еластичним або крихким, або навіть мати здатність до самовідновлення після розриву, оскільки зв’язки можна створювати та розривати оборотно», – зауважує Бруїч. «Творці можуть прийняти рішення щодо розміщення п’яти частинок, які прилипають лише до одна до іншої, 10 - до двох, і 20 - до трьох, або будь-яку іншу комбінацію. Це дозволить вам створювати матеріали з певною топологією чи архітектурою».

OstanniPodii.com