به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، در پروژهای پیشگامانه، تیمی از پژوهشگران به رهبری پروفسور الگ گنگ از دانشگاه کلمبیا، موفق به توسعه روشی شدهاند که در آن از DNA به عنوان بلوکهای ساختاری (مشابه لگو) برای مونتاژ ساختارهای سهبعدی در مقیاس نانو استفاده میشود.
آنها این ساختارها را نه با ابزارهای متداول، بلکه در محیط آبی و از طریق فرایند خودآرایی میسازند.
مسیر جدید ساخت از پایین به بالا
روشهای مرسوم نانوساخت مانند لیتوگرافی یا چاپ سهبعدی، فرآیندهایی زمانبر، تکمرحلهای و محدود به ساختهای سادهاند اما تیم گنگ، با الهام از سیستمهای زیستی، از مولکولهای DNA برای مونتاژ موازی (و همزمان) ساختارهای پیچیده بهره بردهاند، برای طراحی ساختارهای سهبعدی، پژوهشگران از الگوریتمی جدید به نام MOSES استفاده کردهاند که به آنها اجازه میدهد شکل نهایی مطلوب را به اجزای کوچکی به نام واکسِل (voxel) تجزیه کرده و رشتههای DNA مناسب را برای مونتاژ آنها طراحی کنند.
هر واکسل یک ساختار هشتوجهی کوچک است که قابلیت اتصال به سایر واکسلها را دارد و مانند قطعات پازل عمل میکند. به گفته گنگ «ما در حال توسعهی نسل بعدی چاپ سهبعدی در مقیاس نانو هستیم، با قدرت DNA و مونتاژ موازی، میتوانیم ساختهایی با دقت و پیچیدگی بیسابقه بسازیم.»،کاربردها و نمونههای عملی:
- سنسورهای نوری برای استفاده روی تراشهها (برای دانشگاه مینهسوتا)
- ساختارهای کریستالی با کاربرد در سلولهای خورشیدی
- ساختارهای مارپیچی برای رایانش نوری
- قالبهای زیستی برای پزشکی بازساختی
با افزودن نانوذرات مانند طلا یا مواد معدنی دیگر به درون واکسلها، این ساختارها میتوانند خواص اپتیکی، الکتریکی یا زیستی خاصی داشته باشند. پس از مونتاژ، این سازهها میتوانند با سیلیکا پوشانده شده و حرارت داده شوند تا به ساختارهای غیرآلی مقاوم تبدیل شوند.
مزایای روش جدید:
- خودآرایی سریع و همزمان در آب
- بدون نیاز به چاپگر یا لیتوگرافی
- صرفهجویی در هزینه و زمان
- قابلیت طراحی به دلخواه
- سازگار با محیطزیست
گنگ و همکارانش در حال ادامه کار برای توسعه مدارهای سهبعدی هستند که اتصالات پیچیدهی مغز انسان را شبیهسازی کنند.
نظر شما