Forskere udvikler metode til DNA -programmeret materialesyntese

For første gang, ingeniører fra Friedrich-Alexander Universität Erlangen Nürnberg (FAU) har haft held med at producere komplekse krystalgitre, såkaldte clathrates, fra nanopartikler ved hjælp af DNA-strenge. Den programmerede syntese af klatrater repræsenterer en skabelon til præcisionsmodellering af nye nanomaterialer. Disse resultater er for nylig blevet offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Videnskab .

DNA er planen for biologisk liv:det indeholder al arvelig information, og arrangementet af dets basepar bestemmer strukturen af ​​aminosyrer og i sidste ende hele organismen. I nogle år nu, videnskabsmænd har brugt DNA's struktureringspotentiale i andre discipliner såsom datalogi eller til at skabe nye materialer på nanoskalaen. I samarbejde med verdens førende nanoteknologieksperter fra University of Michigan og North Western University, FAU-ingeniører har åbnet op for en ny æra inden for DNA-programmeret materialesyntese. Det er lykkedes teamet at omorganisere pyramideformede guldkrystaller til at danne komplekse klatratforbindelser.

DNA bestemmer gitterstrukturen

Til synteseprocessen, de 250 nanometer guldkrystaller - som i forsøget repræsenterer atomer, der kan danne klatrater - opbevares i en suspension, som suppleres med kunstigt DNA. 'Dna-strengene binder sig til guldpartiklerne og flytter dem til en bestemt position under en selvsamlende proces, ' forklarer professor Michael Engel, medlem af Institut for Multiscale Simulation. 'Afhængig af længden af ​​DNA-sekvenserne og arrangementet af baseparrene, forskellige tredimensionelle gitterstrukturer dannes. Gennem DNA-programmering kan vi mere eller mindre bestemme strukturen af ​​krystalgitteret på en meget præcis måde.'

Clathrates - atombure med en bred vifte af applikationer

Clathrates er af særlig interesse inden for materialeforskning, fordi de er sammensat af nukleare bure, hvori andre stoffer, normalt gasser, kan indlejres. 'Den kontrollerede produktion af kolloide klatrater åbner op for en lang række mulige anvendelser, siger Michael Engel. "Materialer kunne bruges til at genkende proteiner eller vira, og målrettet manipulation af visse parametre i krystalgitteret kan føre til materialeegenskaber, som ikke er opnåelige i simplere kolloide krystaller."