Brookhaven の国立研究所 (DOE)米国エネルギー省の科学者はライト吸収を組み込む調整可能な光学的性質が付いている 3D 多成分 nanoscale の構造の最初の正常なアセンブリを - 粒子を出すこと報告し。
nanoparticles をリンクするプログラム可能なコンポーネントとして総合的な DNA を使用してこの作業は、材料、太陽エネルギーの変換装置、センサーおよび nanoscale 回路の可能なアプリケーションとの特に光学物の機能クラスの製造のための DNA ベースのナノテクノロジーの多様性を、示します。 研究はオンライン 2010 年 9 月 29 日ジャーナル NanoLetters の、出版されました。
BNL の科学者は金の nanoparticles (オレンジおよび赤い球) および補足 DNA シーケンスと付いた蛍光染料の分子 (青い球) を接続するのに 3 つの結合サイトとの DNA のリンカを (黒は 「ひもでつなぎます」) 使用しました。 これらの単位はコーナーでそして中心で nanoparticles が付いているボディ中心の立方格子、および蛍光染料の分子を中間形作るために自己組み立てられます。
「はじめて私達は 3D のアセンブリのための作戦示したありますことが、光学的に異なったタイプの DNA によって符号化されるコンポーネントを使用して実行中の構造を明示されている」、機能 Nanomaterials のための Brookhaven の中心の主執筆者 Oleg の一団を言いました (CFN)。 一団および彼の同僚による初期の作品のように、この技術は精密な方法で粒子をリンクする DNA の補足の繊維の間の不良部分の高い特定性を利用します。
現在の調査では、 DNA のリンカの分子に 3 つの結合サイトがありました。 繊維の 2 つの端は 「plasmonic」金の nanoparticles - ライトの特定の波長が伝導性の電子の集合的な振動を誘導するその波長でライトの強い吸収の原因となる粒子の補足の繊維に結合するように設計されていました。 各 DNA のリンカの内部部分は化学的に蛍光染料の分子に区切られた補足の繊維を認識するためにコードされました。 このセットアップは 3D 立方体の各コーナーにと定義された位置に染料分子が付いている中心で、中間あった金の nanoparticles が付いているボディによって集中させた立方結晶の構造の自己アセンブリ起因しました。
科学者はまたアセンブルされた構造が形作られる解決ことをの塩の集中の変更によって動的に調整することができることを示しました。 塩分の変更は負荷電 DNA の分子の長さを変えま、長さが約 30% 全格子の可逆収縮そして拡張に導きます。
「金属の nanoparticles と組み合わせられた染料分子間の間隔が後者の光学的性質に影響を与えることができることが長く」言いました Matthew Sfeir、共著者そして CFN の光学科学者を理解されてしまいました。 この実験では、塩の集中の変更によって誘発された光学応答の劇的な変調を結晶格子の拡張そして収縮は可能にしました: 蛍光分子の放出レートの三重増加は観察されました。
これらの結果は CFN の Brookhaven の各国用のシンクロトロンの光源およびタイム解決する蛍光方法の小さい角度の X 線 (NSLS)分散の組合せを使用して断固としたでした。 「シンクロトロンベースの構造方法およびタイム解決する光学映像技術のこの組合せ構造間の関係に非常に貴重な直接洞察力を提供し、これらの発光アレイの蛍光特性」はと Gang は言いました。
「私達の調査は多重タイプのコンポーネントからのシステムの自己アセンブリについての重要な質問に取り組みます。 そのようなシステムは個々のコンポーネントの特性の変調を可能性としては可能にし、集合的な効果による新しい動作の出現に導くかもしれません。 このアセンブリアプローチは三次元 nano 光学アレイのそのような郡挙動を探索するために - 例えば、量の点の plasmonic 格子の影響適用することができます。
「これらの相互作用の理解は光起電、 photocatalysis、計算、および発光アプリケーションのための新しい光学材料を開発するために関連しています。 私達に今ありますこれらの構造を作り、更にこれらの効果を調査するアプローチが」。
この研究は科学の雌ジカのオフィスによって資金を供給されました。 一団および Sfeir に加えて、 CFN および上海 Jiao はさみ大学の Huiming Xiong はこの作業の共著者でした。
BNL の機能 Nanomaterials のための中心は 5 つの雌ジカの Nanoscale 科学の研究所、科学の雌ジカのオフィスによってサポートされる nanoscale の学際的な研究のための首位の各国用のユーザー機能の 1 つです。 ともに NSRCs は最新式の機能およびモデル nanoscale 材料を製造するために、処理するために、特徴付けるために研究者に与える、および各国用のナノテクノロジーのイニシアチブの最も大きい下部組織の投資を構成するために構成します補足機能で組を。 NSRCs は雌ジカの Argonne、 Brookhaven、ローレンスバークレー、オーク・リッジおよび Sandia およびロスアラモス研究所にあります。