Forskare på U.S.-Avdelningen av Energis (DOE) rapporten för Laboratorium för Brookhaven Medborgare som den första lyckade enheten av 3-D mång--del- nanoscale strukturerar med tunable optisk rekvisita, som införlivat ljus-absorbera och - utsändande av partiklar.
Detta arbete, genom att använda syntetmaterialDNA som ett programmerbart del- för att anknyta nanoparticlesna, visar versatilityen av DNA-baserad nanotechnology för fabriceringen av funktionellt klassificerar av material, bestämt optiska, med möjlighetapplikationer i sol--energi omvandlingsapparater, avkännare, och nanoscale går runt. Forskningen publicerades on-line September 29, 2010, i föra journal över NanoLetters.
Använda DNA-linkers för BNL ordnar forskare med tre bindande platser (svarten ”stränger”), som förbinder guld- nanoparticles (orange och röda spheres) och fluorescerande märkte färgmolekylar (blåttspheres) med kompletterande DNA. Dessa enheter är själv-församlade att bilda encentrera som kubikgaller med nanoparticles på tränga någon och i centrera och fluorescerande färgmolekylar in - between.
”För den första tiden har vi visat en strategi för enheten av 3-D som brunn-definieras, aktiv, strukturerar optiskt genom att använda DNA kodade delar av olika typer,”, sade att den bly- författareOleg Ligan av Brookhavens Centrerar för Funktionella Nanomaterials (CFN). Likt tidigare arbete av Ligan och hans kollegor, denna teknik gör bruk av kicknoggrannheten av bandet mellan kompletterande strandar av DNA för att anknyta partiklar tillsammans i en precisera långt.
I strömstudien hade DNA-linkermolekylarna tre bindande platser. Tvåna avslutar av strandar planlades till röran till kompletterande strandar på ”plasmonic” guld- nanoparticles - partiklar, som en särskild våglängd av ljust framkallar i en kollektiv svängning av de ledande elektronerna som leder till stark absorbering av ljust på den våglängd. Den inre delen av varje DNA-linker kodifierades för att känna igen ett kompletterande strandar chemically destinerat till en fluorescerande färgmolekyl. Detta ställer in resulterat i själv-enheten av 3-D förkroppsligar centrerat kubikcrystalline strukturerar med guld- nanoparticles som lokaliseras på varje, tränga någon av kuben, och i centrera, med färgmolekylar på definierat placerar in - between.
Forskarna visade också att det församlat strukturerar kan dynamiskt trimmas genom att förändra den salt koncentrationen av lösningen som de bildas i. Ändringar i salinity förändrar längden av negativt - de laddade DNA-molekylarna och att leda till den vändbar contractionen och utvidgning av det hela gallret vid omkring 30 procent i längd.
”Har Det long long förståtts, att distansera between belägger med metall nanoparticles och parade färgmolekylar kan påverka den optiska rekvisitan av sistnämnden,” sade Matthew Sfeir, coauthor och en optisk forskare på CFNEN. I detta experiment, utvidgningen och contraction av det crystal gallret som startas av ändringarna i salt koncentration som är tillåten för en dramatisk modulering av ett optiskt svar: enveck förhöjning i utsläppet klassar av de fluorescerande molekylarna observerades.
Dessa resultat var beslutsamma genom att använda en kombination av litet metar röntgenstrålespridning på Brookhavens den Ljusa Källan för MedborgareSynchrotronen (NSLS) och Time-löste fluorescerande metoder på CFNEN. ”G Denna kombination av synchrotron-baserade strukturella metoder och Time-löste optiska avbilda tekniker ovärderligt riktar inblick in i förhållandet mellan strukturera och fluorescerande rekvisita av dessa tända sända ut samlingar,”, sade Liga.
”Ifrågasätter Våra viktiga studieredskap om själv-enheten av system från delar av multipeltyper. Sådan system låter potentiellt för moduleringen av rekvisita av individdelar, och styrkan som är bly- till uppkomsten av det nya kollektiv för uppförande, verkställer tack vare. Denna enhet att närma sig kan appliceras för att undersöka sådan kollektivt uppförande av tredimensionella nano-optiska samlingar - till exempel pricker påverkan av det plasmonic gallret på quantum.
”Skulle en överenskommelse av dessa växelverkan är relevant för framkallning av nya optiska material för photovoltaic, photocatalysis och att beräkna och ljus-sända ut applikationer. Vi har nu en att närma sig som gör dessa, strukturerar och främjar studien som dessa verkställer.”,
Denna forskning betalades av DOEKontoret av Vetenskap. Förutom Liga och Sfeir var Huiming Xiong av den CFN- och Shanghai Jiao TongUniversitetar en coauthor på detta arbete.
Centrera för Funktionella Nanomaterials på BNL är en av de fem Forskningscentren för DOENanoscale Vetenskap, första medborgareanvändarelättheter för tvärvetenskaplig forskning på nanoscalen som stöttas av DOEKontoret av Vetenskap. Tillsammans består av NSRCsen ett följe av kompletterande lättheter, som ger forskare med statlig-av--konst kapaciteter för att fabricera, bearbeta, karakterisera och modellera nanoscalematerial, och att utgöra den största infrastrukturinvesteringen av MedborgareNanotechnologyInsatsen. NSRCsen lokaliseras laboratorium på DOES för den Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge och Sandia och Los Alamos medborgare.