Den naturliga världen är full av kurvor och tre dimensioner, men förmågan att medvetet och rationellt konstruera sådana komplexa strukturer med hjälp av nanoteknik byggstenar har undgått nanoteknikerna som är ivriga att lägga böjda strukturer för sin verktygslåda. Nu har en grupp Northwestern University kemister rapport de har upptäckt sätt att konstruera nanoskala byggstenar som montera in plana eller välvda konstruktioner med en hög grad av förutsägbarhet, beroende på arkitektur och sammansättning av byggstenar. Resultaten publiceras i den 16 januari numret av tidskriften Science. Använda hybrid nanostavar består av segment av guld och ledande polymerer som sin byggstenar, skapade forskarna en antal ovanliga strukturer, inklusive knippen, lakan och rör av varierande diametrar. Den extra kontroll att de kunde påvisa över processen håller löftet för att bygga nya och kraftfulla system drug delivery, elektroniska kretsar, katalysatorer och lätta skörd material. "Vi försöker att efterlikna livet självt", säger Chad A. Mirkin, chef för nordvästra institutet för nanoteknik, som lett forskargruppen. "Mycket som proteiner som måste vika in i komplexa strukturer i syfte att fungera korrekt, har vi utformat nya material som också bildar komplexa strukturer genom processen att självorganisering." Mirkin och hans team gjorde olika strukturer genom att variera diametern på guld-polymer stavar eller justera förhållandet mellan polymer segment till guld segment i stavar. Båda metoderna bör göra det möjligt för forskare att utforma strukturer med intressanta elektroniska och optiska egenskaper. "Vi upptäckte också att aluminiumoxid mallen vi använde för att bygga spön initialt är avgörande för utformningen av monteringen", säger Mirkin, även George B. Rathmann professor i kemi. "Utan orientering mallen ger, utgör de stavar inte buntarna, skivor eller rör." De nanostavar gjordes av sekventiella nedfall av guld och ledande polymer in i porerna av aluminium mall. Efter guld-polymer stavar var syntetiseras, var mallen upplöstes, lämnar stavar parallellt med varandra, guld slut på guld slut och polymer slut polymer slut. Den starka växelverkan mellan ändarna av polymeren byggt stress, orsakar kurvor till formen. I en senare experiment, konstaterade forskarna att självorganisering inte ske när stavar var slumpmässigt utspridda i lösning. "Forskningen visar tydligt att vissa onaturliga byggstenar, såsom guld-polymer stavar, behöver hjälp för att bilda högre beställt strukturer", säger Mirkin. "Detta innebär att när vi arbetar med byggstenar som är större än molekyler men mindre än makroskopiska föremål, bör vi överväga byggmaterial på ett helt nytt sätt - genom att använda mallar som kan vägleda montaget och minska det stora antalet församling vägar potentiellt tillgängliga för byggstenar. " |