Diagrama de treliças de nanopartículas de ouro e linkers DNA
Reticulados cristalinos compreendendo nanopartículas de ouro e linkers DNA
Um dos grandes desafios enfrentados pelos investigadores da nanotecnologia é a compreensão de como as partículas interagem em escala nanométrica, a fim de projetar dispositivos que são robustos e confiáveis. Agora, um grupo de cientistas de que os EUA formularam um conjunto de regras básicas que podem ajudar nesta tarefa.
Chad Mirkin e colegas da Northwestern University, examinaram especificamente o caso de nanoestruturas formadas por nanopartículas de ouro ligadas em treliças usando DNA. No entanto, eles dizem que os resultados devem ser aplicáveis ​​a qualquer tipo de nanopartículas esféricas que podem ser densos e ligados através de DNA.
O objetivo da pesquisa foi determinar as regras que levam a interações específicas entre as partículas de ouro e DNA, e para construir perfis das nanoestruturas resultante. Usando pequeno ângulo de espalhamento de raios-X, a equipe de Mirkin está determinado as características estruturais por 41 cristais diferentes que adotaram um dos nove reticulados. Os pesquisadores descobriram que para cada estrutura, eles poderiam ajustar parâmetros de rede, tais como tamanho e estabilidade de nanopartículas por tamanhos e modificar o comprimento dos conectores DNA. Os métodos utilizados para criar reticulados específicos são condensados ​​em um conjunto de seis regras básicas - que estão descritos em um artigo na Ciência .

Brincando com bolinhas de gude

"Imagine ter um monte de bolinhas de cores diferentes, digamos vermelho, amarelo e verde. Podemos tomar essas minúsculas estruturas e anexar DNA a eles e se os vermelhos para ir a certos lugares, e o amarelo eo verde para ir para certos pontos, com sub-nanômetros de precisão ", diz Mirkin. O pesquisador explica que Northwestern, em teoria, estas regras poderiam ser seguidos para construir qualquer tipo de rede cristalina. O trabalho, dizem os pesquisadores, será mais fácil de fabricar as nanotecnologias, como as células solares com nanopartículas matrizes projetados para colheita de luz com eficiência muito maior do que permitem as tecnologias atuais.
"O aspecto mais inovador da pesquisa é a possibilidade de projetar cristais de nanopartículas à la carte", diz Alex Travesset, um cientista de materiais da Universidade de Iowa em os EUA.Travesset acredita que, a médio prazo, o conjunto de regras poderia ajudar no projeto de novos sensores e sistemas de catálise melhorado.
Oleg Gang, um pesquisador de bio-nanomateriais no Brookhaven National Laboratory, também acredita que essas regras podem ajudar no desenvolvimento de uma ampla gama de aplicações - incluindo energia solar colheita. "No longo prazo, estes materiais serão definitivamente impacto todos os campos da nossa vida, como polímeros fez na segunda metade do século passado", diz ele.