Научные Работники на Министерстве Энергетики США Лаборатория (DOE) Брукхейвен Национальная сообщают первый успешный агрегат 3-D поликомпонентных структур nanoscale с настраиваемый оптически свойствами которые включают свет-поглощение и - испускать частицы.
Эта работа, используя синтетическое ДНА как programmable компонент для того чтобы соединить nanoparticles, демонстрирует многосторонность Дна-основанной нанотехнологии для изготовления функциональных типов материалов, в частности оптически одних, с возможными применениями в приборах преобразования солнечной энергии, датчиках, и цепях nanoscale. Исследование было опубликовано он-лайн 29-ое сентября 2010, в журнале NanoLetters.
Научные работники BNL использовали линкеры ДНА с 3 связующими сайтами строки (черноты «") для того чтобы соединить nanoparticles золота (померанцовые и красные сферы) и молекулы люминесцентной краски (голубые сферы) маркированные с комплементарными последовательностями ДНА. Эти блоки собственн-собраны для того чтобы сформировать решетку тел-центра кубическую с nanoparticles на углах и в центре, и молекулы люминесцентной краски in-between.
«Для в первый раз мы продемонстрируем стратегию для агрегата 3-D, чёткого, оптически активные структуры используя компоненты зашифрованные ДНА разных видов,» сказал Шатии Oleg ведущего автор Центра Брукхейвен для Функциональных Nanomaterials (CFN). Как более предыдущая работа Шатией и его коллегаами, этот метод использует высокую характерность связывать между комплементарными стренгами ДНА для того чтобы соединить частицы совместно в точном путе.
В настоящем изучении, молекулы линкера ДНА имели 3 связующего сайта. 2 конца стренг были конструированы для того чтобы связать к комплементарным стренгам на «plasmonic» nanoparticles золота - частицах в которых определенная длина волны света наводит собирательное колебание проводных электронов, водя к сильной абсорбцие света на той длине волны. Внутренняя часть каждого линкера ДНА была закодирована для того чтобы узнать комплементарную стренгу химически прыгнутую к молекуле люминесцентной краски. Это настроение привело к в собственн-агрегате 3-D кристаллических строений центризованных телом кубических при nanoparticles золота расположенные на каждом угле кубика и в центре, с молекулами краски на определенных положениях in-between.
Научные работники также продемонстрировали что собранные структуры могут динамически быть настроены путем изменять концентрацию соли разрешения в котором они сформированы. Изменения в солесодержании изменяют длину отрицательно - порученных молекул ДНА, водящ к реверзибельным сужению и расширению всей решетки около 30 процентами в длине.
«Длиной было понято что расстояние между nanoparticles металла и спаренными молекулами краски может повлиять на оптически свойства latter,» сказало Matthew Sfeir, соавтор и оптически научный работник на CFN. В этом эксперименте, расширение и сужение кристаллической решетки вызванной изменениями в концентрации соли позволили для драматической модуляции оптически реакции: наблюдалось троекратное увеличение в тарифе излучения дневных молекул.
Эти результаты были решительно используя разбрасывать рентгеновского снимка сочетание из малоугольный на Источник Света Синхротрона Брукхейвен Национальный (NSLS) и врем-resolved дневные методы на CFN. «Это сочетание из синхротрон-основало структурные методы и врем-resolved оптически методы воображения обеспечили неоцененную сразу проницательность в отношение между структурой и дневными свойствами этих светоиспускающих блоков,» Шатия сказала.
«Наше изучение решает важные вопросы о собственн-агрегате систем от компонентов множественных типов. Такие системы потенциально прибавлять на модуляция свойств индивидуальных компонентов, и могли вести к эмерджентности нового поведения должной к собирательным влияниям. Этот подход к агрегата может быть прикладной исследовать такое поведение коллектива трехмерных nano-оптически блоков - например, влияние plasmonic решетки на многоточиях суммы.
«Вникание этих взаимодействий было бы уместно для начинать романные оптически материалы для фотовольтайческого, photocatalysis, вычислять, и светоиспускающих применений. Мы теперь имеем подход для того чтобы сделать эти структуры и более далее изучить эти влияния.»
Это исследование было фондировано Офисом ЛАНИ Науки. В дополнение к Шатии и Sfeir, Huiming Xiong Университета CFN и Схвата Шанхая Jiao было соавтором на этой работе.
Центр для Функциональных Nanomaterials на BNL один из 5 Исследовательскийа Центр Науки Nanoscale ЛАНИ, премьер-министр национальные средства пользователя для междисциплинарного исследования на nanoscale которые поддержаны Офисом ЛАНИ Науки. Совместно NSRCs состоит из сюиты комплементарных средств которые обеспечивают исследователей с современный возможностями для того чтобы изготовить, обработать, охарактеризовать и модельными материалами nanoscale, и образовать самое большое облечение инфраструктуры Национальной Инициативы Нанотехнологии. NSRCs расположено на лабораториях Argonne, Брукхейвен, Лоренса Беркли, Oak Ridge и Сандии и Лос-Аламоса ЛАНИ национальных.