Колоиди Нови материали в самоорганизацията - спектър на науката
Колоиди: Нови материали в самоорганизацията
Дребни частици плават в течност или въздух в кръв, мастило или дим. В концентрирана форма тези т. Нар. Колоиди обикновено се обединяват по един неподреден и неконтролиран начин. Посредством различни докинг точки на такива частици, изследователите, работещи с Дейвид Пайн от Нюйоркския университет, вече могат да гарантират, че те се събират независимо в молекулярни асоциации - с широк спектър от геометрични форми. По принцип също трябва да е възможно да се произвеждат материали с индивидуални свойства с изкуствените атоми.
Частиците с размер на микрометър обикновено се прикрепват към съседни частици във всяка точка на повърхността им, без да предпочитат конкретни. Предишни подходи постигаха селективност чрез добавяне на едноверижни ДНК молекули към частиците. В резултат на това с тях се свързват само колоиди с комплементарни ДНК вериги. Пайн и колегите му сега разшириха тази концепция, за да контролират и подравняването на тези облигации. За да направят това, първо са подредили до седем сфери от полистирол с различни геометрии и са ги капсулирали по такъв начин, че да изпъква само малка част от сферите. След това изследователите надградиха симетрично разпределените "острови" до специфични места за докинг с помощта на ДНК вериги. Тази процедура им позволи да определят точно броя на връзките, които може да образува синтезираната частица. Тази така наречена стойност на връзката води до факта, че частиците се съединяват независимо в характерни подреждания - като атоми в молекулите [1].
В експериментите на групата, подготвените колоиди се превърнаха в структури, които напомнят на линейни въглероден диоксид, тригонални равнинни борни трифлуоридни молекули или тетраедрични метанови молекули. Тази работа е страхотна стъпка напред, пишат Матю Джоунс и Чад Миркин от Северозападния университет в Еванстън, Илинойс, в придружаващ текст [2]. По този начин, съгласно принципа отдолу-нагоре, могат да бъдат изградени значително по-сложни конструкции от по-малки компоненти, отколкото е било възможно преди. Досега учените се мъчеха да приложат точките на скачване към частиците с необходимата прецизност и да определят конкретно допустимите оси на свързване по този начин.
Новият подход дава възможност за сглобяване на частици с различни свойства в множество конфигурации, дължината и последователността на ДНК молекулите позволяват регулирането на разстоянието и връзката между частиците, а симетрията и броят на докинг точките позволяват различни геометрии. Групата на Pine’s би искала да използва този метод, за да произвежда не само изкуствени молекули в бъдеще, но и нови функционални материали с индивидуални свойства, като фотонни кристали с точно определени дефекти. Едно препятствие, което все още трябва да бъде преодоляно, е производството на достатъчно количество подготвени колоиди.