美國(guó)哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的科研人員近日用金銀等材料鑄造出無(wú)機(jī)納米顆粒。這項(xiàng)重大突破或可對(duì)激光技術(shù)、顯微術(shù)、太陽(yáng)能電池、電子器件、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境試驗(yàn)、疾病監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域產(chǎn)生促進(jìn)作用。該研究相關(guān)論文9日刊登在美國(guó)《科學(xué)》雜志上。
dna納米技術(shù)是利用脫氧核糖核酸或其他核酸分子的自組裝特質(zhì),來(lái)構(gòu)建出可操控的新型納米尺度結(jié)構(gòu)或機(jī)械。“我們用堅(jiān)硬dna構(gòu)造了一個(gè)微小鑄 造車間來(lái)制造金屬納米顆粒。這些顆粒的形狀是我們通過(guò)數(shù)字手段設(shè)計(jì)得來(lái)的。”該研究論文的作者之一、哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所(以下簡(jiǎn)稱威斯研究所)系統(tǒng)生物學(xué)系助教尹鵬說(shuō),“該研究發(fā)現(xiàn)是dna納米科技的重大進(jìn)步,同時(shí)也是無(wú)機(jī)納米材料合成領(lǐng)域的重要突破!
這是人類歷史上*根據(jù)用戶指定的三維形狀,打造僅有25納米甚至更小的無(wú)機(jī)納米粒子,同時(shí)誤差小于5納米。一張紙的厚度都有將近十萬(wàn)納米。
這也是人類*用電腦設(shè)計(jì)軟件對(duì)三維無(wú)機(jī)納米粒子進(jìn)行如此細(xì)致的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。通過(guò)利用這一軟件,研究人員利用線性dna序列構(gòu)造出預(yù)想顆粒形狀和尺寸的三維框架,這些dna序列以一種可知的方式相互纏繞。
威斯團(tuán)隊(duì)的想法類似于日本農(nóng)民用玻璃箱培養(yǎng)出方形西瓜。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月10日(北京時(shí)間)報(bào)道,威斯研究所的科研人員在他們精心設(shè)計(jì)的立方體dna模塊中植入了一個(gè)極小的“金種子”,然后激發(fā)其成長(zhǎng)。通過(guò)一種激發(fā)性的化學(xué)手段,這顆金種子將填滿該dna模塊的所有空間,從而生產(chǎn)一個(gè)與該模塊相同維度的立方體納米粒子,且其長(zhǎng)、寬、高都可獨(dú)立控制。
接下來(lái),他們又制造出不同的多邊形三維圖形、球體和其他結(jié)構(gòu),例如一個(gè)三維的“y”型納米粒子和另一個(gè)類似三明治的結(jié)構(gòu),其中間的立方體被兩個(gè)球體夾住。這說(shuō)明,各種不同形狀的納米顆?梢酝ㄟ^(guò)復(fù)雜的dna模塊來(lái)構(gòu)建。
這些納米粒子有一個(gè)非常重要的屬性,即一旦成型,將會(huì)保留原dna模塊作為外殼,從而科學(xué)家可以對(duì)其外表進(jìn)行精準(zhǔn)的附加塑形。這一屬性將有助于科學(xué)家找到更高靈敏度、更多元化的早期癌癥與基因疾病檢測(cè)手段。此外,導(dǎo)電性更好的粒子,將應(yīng)用于超微計(jì)算機(jī)以及電子線路中,此時(shí)該粒子的外殼將被輕易而迅速地去除,以產(chǎn)生純金屬電線和連接器。