과학자 에너지의 (DOE) Brookhaven 국립 연구소 미국학과 입자 흡광 발광과 - 통합 조정할 수있는 광학 특성을 가진 3 차원 다중 구성 요소 nanoscale 구조의 첫 번째 성공적인 어셈블리를보고합니다.
이 작품은, nanoparticles을 연결하는 프로그램 구성 요소로 합성 DNA를 사용하여 태양 에너지 변환 장치, 센서, nanoscale 가능 애플 리케이션과 특히 재료의 기능 클래스, 광학 자들의 제조를위한 DNA 기반의 나노의 융통성을 보여줍니다 회로. 연구는 저널 NanoLetters에서 온라인 2010년 9월 29일을 발표했다.
BNL의 과학자들은 상호 보완적인 DNA 시퀀스 태그가 금색 nanoparticles (오렌지와 빨간색 분야)와 형광 염료 분자를 (파란색 분야)를 연결 세 구속력 사이트 (블랙 "문자열")와 함께 DNA의 linkers를 사용했습니다. 이 단위는 구석에서, 중심에 nanoparticles, 그리고 사이에 형광 염료 분자와 몸 중심 입방 격자를 형성하는 자기 조립됩니다.
"처음으로 우리가 3 - D의 조립을위한 전략을 잘 정의, 다른 종류의 DNA 인코딩 구성 요소를 사용하여 광학 활성 구조를 증명하고있다"Brookhaven의 리드 작성자 올렉 명 말했다 기능성 Nanomaterials 센터 (CFN)가. 명와 그의 동료에 의해 이전 작품과 마찬가지로,이 기술은 정확한 방법으로 함께 입자를 연결하는 DNA의 보완 가닥 사이의 바인딩의 높은 특이성을 사용합니다.
현재 연구에서 DNA를 링커 분자는 세 구속력이 사이트를했습니다. 빛의 특정 파장 그 파장의 빛을 강한 흡수로 이어지는, 전도성 전자의 집단적 진동을 유도하는 입자 - 가닥의 두 끝을은 "plasmonic"금 nanoparticles에 대한 보완 가닥에 바인딩하도록 설계되었습니다. 각각의 DNA 링커의 내부 부분은 화학적으로 형광 염료 분자에 바인딩된 보완 가닥을 인식하는 코딩했습니다. 이 설정은 3 차원 신체의 자기 조립 사이에 정의된 위치에 염료 분자와 큐브의 각 모서리에 중앙에 위치한 금 nanoparticles와 입방 결정 구조를 중심으로 결과.
과학자들은 또한 조립 구조가 동적으로 그들이 형성되는 솔루션의 소금 농도를 변경하여 조정할 수 있습니다 것을 보여주었다. 염분의 변화는 가역 수축과 길이 약 30 %의 전체 격자의 확장에 이르는, 부정 청구 DNA 분자의 길이를 변경할 수 있습니다.
"그것은 긴 금속 nanoparticles와 결합하여 염료 분자 사이의 거리는 후자의 광학 특성에 영향을 미칠 수 있음을 이해하고있다"매튜 Sfeir, 공동 작성자 및 CFN에 광학 과학자는 말했다. 본 실험에서는 광학 응답의 극적인 변조에 허용되는 소금 농도의 변화에 의해 트리거 결정 격자의 확장과 수축 : 형광 분자의 방출 속도 3 배 증가가 관찰되었다.
이러한 결과는 Brookhaven의 작은 각도에서 X - 선 산란의 조합을 사용하여 결정 국립 싱크로 트론 광원 (NSLS)와 CFN에 시간이 해결 형광 방법을. "싱크로 트론 기반 구조 방법과 시간이 해결 광학 이미징 기술의 조합이 발광 배열의 구조와 형광 특성 사이의 관계에 귀중한 직접 통찰력을 제공"명했다.
"우리의 연구는 여러 유형의 구성 요소에서 시스템의 자기 조립에 대한 중요한 질문을 다룹니다. 이러한 시스템은 잠재적으로 개별 구성 요소의 속성의 변조를 허용하고, 공동 효과에 의한 새로운 행동의 출현으로 이어질 수도 있습니다. 이 조립 방법은 세 차원 나노 광 배열과 같은 집단 행동을 탐험에 적용할 수있는 - 예를 들어, 양자 도트에 plasmonic 격자의 영향.
"이러한 상호 작용의 이해 태양광, photocatalysis, 컴퓨팅, 그리고 발광 애플 리케이션을위한 새로운 광학 재료를 개발하기 위해 관련됩니다. 우리는 이제 이러한 구조를 만들어 추가로 이러한 효과를 연구하기 위해 접근합니다. "