人類“鑄造”出小于25納米三維金屬物件
- 發(fā)布時間:2014-10-11 02:00:22 來源:科技日報 責(zé)任編輯:羅伯特
科技日報訊 (記者毛宇)美國哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的科研人員近日用金銀等材料鑄造出無機納米顆粒。這項重大突破或可對激光技術(shù)、顯微術(shù)、太陽能電池、電子器件、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境試驗、疾病監(jiān)測等領(lǐng)域產(chǎn)生促進作用。該研究相關(guān)論文9日刊登在美國《科學(xué)》雜志上。
DNA納米技術(shù)是利用脫氧核糖核酸或其他核酸分子的自組裝特質(zhì),來構(gòu)建出可操控的新型納米尺度結(jié)構(gòu)或機械?!拔覀冇脠杂睤NA構(gòu)造了一個微小鑄造車間來制造金屬納米顆粒。這些顆粒的形狀是我們通過數(shù)字手段設(shè)計得來的。”該研究論文的作者之一、哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所(以下簡稱威斯研究所)系統(tǒng)生物學(xué)系助教尹鵬說,“該研究發(fā)現(xiàn)是DNA納米科技的重大進步,同時也是無機納米材料合成領(lǐng)域的重要突破。”
這是人類歷史上首次根據(jù)用戶指定的三維形狀,打造僅有25納米甚至更小的無機納米粒子,同時誤差小于5納米。一張紙的厚度都有將近十萬納米。
這也是人類首次用電腦設(shè)計軟件對三維無機納米粒子進行如此細致的構(gòu)思和設(shè)計。通過利用這一軟件,研究人員利用線性DNA序列構(gòu)造出預(yù)想顆粒形狀和尺寸的三維框架,這些DNA序列以一種可知的方式相互纏繞。
威斯團隊的想法類似于日本農(nóng)民用玻璃箱培養(yǎng)出方形西瓜。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月10日(北京時間)報道,威斯研究所的科研人員在他們精心設(shè)計的立方體DNA模塊中植入了一個極小的“金種子”,然后激發(fā)其成長。通過一種激發(fā)性的化學(xué)手段,這顆金種子將填滿該DNA模塊的所有空間,從而生產(chǎn)一個與該模塊相同維度的立方體納米粒子,且其長、寬、高都可獨立控制。
接下來,他們又制造出不同的多邊形三維圖形、球體和其他結(jié)構(gòu),例如一個三維的“Y”型納米粒子和另一個類似三明治的結(jié)構(gòu),其中間的立方體被兩個球體夾住。這說明,各種不同形狀的納米顆??梢酝ㄟ^復(fù)雜的DNA模塊來構(gòu)建。
這些納米粒子有一個非常重要的屬性,即一旦成型,將會保留原DNA模塊作為外殼,從而科學(xué)家可以對其外表進行精準(zhǔn)的附加塑形。這一屬性將有助于科學(xué)家找到更高靈敏度、更多元化的早期癌癥與基因疾病檢測手段。此外,導(dǎo)電性更好的粒子,將應(yīng)用于超微計算機以及電子線路中,此時該粒子的外殼將被輕易而迅速地去除,以產(chǎn)生純金屬電線和連接器。
總編輯圈點
DNA早就在納米學(xué)、晶體學(xué)領(lǐng)域搞“兼職”了!三十年前“DNA納米科技”奠基人西曼拿它說事兒的時候,還遭遇過閉門羹。如今,這一科學(xué)門類玩跨界、玩穿越,玩得不亦樂乎。前提是,一手擎著基礎(chǔ)科學(xué)積累的寶藏,一手摸著技術(shù)發(fā)展的需求脈搏,才能像日本農(nóng)民那樣,“玻璃箱”造成啥形,多大多小,一切隨意!想種啥“種子”,長出啥“西瓜”,信手拈來!我期待著,科技跨界“農(nóng)民”,雄赳赳氣昂昂邁進第三次工業(yè)革命。
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