Uso del ADN como pegamento para mantener unidas las nanoestructuras y construir metamateriales de cristal coloidal ultrafuertes

Science >> Ciencia > >> Nanotecnología

Esquema de redes ensambladas con ADN e impresas en 3D.(A ) Esquema que muestra el tamaño general de una estructura metálica típica hecha mediante fabricación aditiva (izquierda, tamaño de bloque de construcción:>1000 nm) en comparación con las celosías de este trabajo (derecha, tamaño de bloque de construcción:~100 nm, espesor de NF:~15 nm) . (B ) Esquema que muestra la estructura cúbica simple ensamblada a partir de NF cúbicas truncadas (tamaño del bloque de construcción:~100 nm). (C ) Esquema que muestra las conexiones de ADN entre bloques de construcción. Crédito:Avances científicos (2023). DOI:10.1126/sciadv.adj8103

Un equipo de ingenieros químicos y biológicos que trabajan con un grupo de nanotecnólogos de la Universidad Northwestern en Illinois ha desarrollado un tipo de metamaterial de cristal coloidal súper fuerte pegando nanoestructuras metálicas utilizando hebras de ADN.

En su artículo publicado en la revista Science Advances , el grupo describe cómo desarrollaron su técnica y los posibles usos de los tipos de productos que fabricaban.

Investigaciones anteriores han demostrado que los metamateriales muy pequeños se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación dio el siguiente paso en dicha investigación al construir metamateriales aún más pequeños, aquellos a nanoescala. Para lograr esta hazaña, comenzaron construyendo nanopartículas metálicas en una variedad de formas:algunas eran cuadrados sólidos, por ejemplo, otras, cuadrados huecos. Además, algunos tenían esquinas aplanadas, mientras que otros estaban hechos con material que formaba solo los bordes de un cubo.

A continuación, el equipo sintetizó hebras de ADN y luego las aplicó, como pegamento que emana de una pistola de pegamento, en los bordes y/o lados de pares de nanopartículas, para mantenerlas unidas. El ADN sirvió como pegamento, lo que permitió a los investigadores crear metamateriales de cristal coloidal en prácticamente cualquier forma que desearan pegando múltiples nanopartículas, algo similar en naturaleza a las estructuras de bloques de Lego. Al crear diferentes formas, el equipo descubrió que también podían construir metamateriales con diferentes propiedades.

Al probar algunas de las propiedades de los metamateriales que crearon, descubrieron que podían construir algunos que eran ultrafuertes y extremadamente rígidos. Descubrieron, por ejemplo, que algunos de ellos eran más resistentes que materiales similares fabricados con níquel. También descubrieron que muchos de ellos también podían mantener sus formas cuando se los exponía a cantidades extremas de presión, una característica que podría resultar útil en la fabricación de productos destinados a aplicaciones espaciales.

El equipo de investigación también descubrió que al ajustar la cantidad de ADN y cómo se aplicaba, podían controlar las interacciones entre los componentes básicos que formaban los metamateriales, un atributo, señalan, que podría conducir al desarrollo de tipos nuevos o mejores de Dispositivos electrónicos, especialmente aquellos utilizados en aplicaciones médicas. Debido a que dicho material sería más liviano que los que se utilizan actualmente, serían más eficientes.

Más información: Yuanwei Li et al, Metamateriales de cristal coloidal ultrafuertes diseñados con ADN, Avances científicos (2023). DOI:10.1126/sciadv.adj8103

Información de la revista: Avances científicos