Група фізиків виявила, як молекули ДНК самоорганізуються в липких ділянках між частинками у відповідь на інструкції зі складання. Отримані результати пропонують «доказ концепції» інноваційного способу виробництва матеріалів з чітко визначеним зв'язком між частинками.
«Ми показуємо, що можна запрограмувати частинки для створення індивідуальних структур з індивідуальними властивостями», - пояснює Ясна Бружич, професор факультету фізики Нью-Йоркського університету і один з авторів дослідження.
«У той час як крани, дрелі і молотки повинні управлятися людьми при будівництві будівель, наша робота показує, як можна використовувати фізику для створення розумних матеріалів, які» вміють «збирати самі себе».
Вчені давно шукали спосіб самозбірки молекул і досягли успіхів у багатьох областях. Однак менш розвинені способи, при яких ці крихітні частинки самоорганізуються з заздалегідь запрограмованим числом зв'язків.
Щоб вирішити цю проблему, вчені провели серію експериментів, в яких намагалися маніпулювати поведінкою молекул ДНК на поверхні частинок.
Працюючи на мікронному рівні - з частинками розміром у 25 разів менше пилинки - вони занурювали крихітні частинки в рідкий розчин. До них були прикріплені «лінкери ДНК» - молекулярні інструменти, що володіють «липкими кінцями», які дозволяють змішувати і зіставляти їх з утворенням масиву структур, бажаних дослідниками.
https://scx2.b-cdn.net/gfx/video/2021/physicists-discover-ho.mp4
На відео показано, що синя частинка спочатку зв'язується з трьома червоними частинками. При нагріванні ці зв'язки розриваються, але при охолодженні частинка знову знаходить трьох червоних партнерів, показуючи, що частинка «вибирає» кількість зв'язків, що утворюються. Результат передбачає, що зв'язки ДНК між частинками обратими і перебудовуються на поверхні частинки, щоб оптимізувати валентність. Надано: Ангус МакМаллен/Фізичний факультет Нью-Йоркського університету.
«Принадність цієї процедури в тому, що ми можемо запрограмувати властивості конкретного матеріалу, щоб він міг бути еластичним або крихким, або навіть володіти здатністю до самовстановлення після розриву, оскільки зв'язки можуть бути утворені і розірвані звернено», - зазначає Ясна Бружич.
"Творці можуть вирішити додати п'ять частинок, які прилипають тільки до однієї іншої, 10 - до двох і 20 - до трьох або будь-якої іншої комбінації. Це дозволить створювати матеріали з певною топологією або архітектурою ".