طراحی نانوذرات متخلخل با قابلیت‌های حسگری و جداسازی

به گزارش صنعت نیوز، دسته جدیدی از نانوذرات فلزی متخلخل باعث ایجاد قابلیت‌های جدیدی در جذب بیومولکولی، حسگری شیمیایی و جداسازی خواهد شد.

محققان دانشگاه نورث وسترن پیشرفت قابل توجهی در روش تولید سوپرشبکه‌های با چارچوب ساخته شده از نانوذرات فلزی توخالی داشته‌اند.

این تیم با استفاده از ذرات توخالی ریز به نام نانوقاب فلزی و اصلاح آن‌ها با توالی‌های مناسب از DNA، دریافتند که می‌توانند ابرشبکه‌های کانال باز با منافذی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر را سنتز کنند، اندازه‌هایی که دسترسی به آن‌ها تاکنون دشوار بوده است. این کنترل جدید بر تخلخل، محققان را قادر می‌سازد تا از این بلور‌های کلوئیدی در جذب و ذخیره مولکولی، جداسازی، سنجش شیمیایی، کاتالیز و بسیاری از کاربرد‌های نوری استفاده کنند.

این مطالعه جدید ۱۲ ابرشبکه نانوذره متخلخل منحصر به‌فرد را با کنترل تقارن، هندسه و اتصال منافذ شناسایی می‌کند تا تعمیم‌پذیری قوانین طراحی جدید را به‌عنوان مسیری برای ساخت مواد جدید نشان دهد.

نتایج این پروژه در نشریه Nature به چاپ رسیده است.

چاد ای. میرکین و همکارانش در نورث وسترن گفت یافته‌های جدید آن‌ها تأثیرات گسترده‌ای در فناوری نانو و حوزه‌های دیگر خواهد داشت. میرکین که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: «ما باید درباره آنچه در مورد پیوند DNA با ذرات کلوئیدی می‌دانیم تجدید نظر می‌کردیم. با این نوع جدید نانوبلور‌های توخالی، قوانین موجود برای مهندسی کریستال کافی نبود. مونتاژ نانوذرات که توسط پیوند لبه هدایت می‌شود به ما امکان می‌دهد به وسعت ساختار‌های کریستالی دسترسی پیدا کنیم، چیزی که پیش از این از طریق face-bonding معمولی دسترسی به آن مقدور نیست. این ساختار‌های جدید به فرصت‌های جدیدی هم از نظر علمی و هم از نظر فناوری منجر می‌شوند.»

میرکین در نانوشیمی پیشرو است، همچنین استاد مهندسی شیمی و بیولوژیکی، مهندسی زیست پزشکی و علم و مهندسی مواد در دانشکده مهندسی مک کورمیک و استاد پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه نورث وسترن فاینبرگ است.

تیم میرکین بیش از دو دهه است که از قابلیت برنامه‌ریزی DNA برای سنتز کریستال‌هایی با خواص غیرمعمول و مفید استفاده می‌کند. گسترش این مفهوم برای گنجاندن ذرات توخالی گام بزرگی به سوی یک رویکرد جهانی‌تر برای درک و کنترل تشکیل بلور‌های کلوئیدی است.

طبیعت از کریستال‌های کلوئیدی برای کنترل رنگ موجودات از جمله بال‌های پروانه و تغییر رنگ در پوست آفتاب‌پرست استفاده می‌کند. ساختار‌های تولید شده توسط آزمایشگاه میرکین، به ویژه ساختار‌های متخلخل که از طریق آن‌ها مولکول‌ها، مواد و حتی نور می‌توانند حرکت کنند، دانشمندان و مهندسان را برای ایجاد دستگاه‌های جدید یاری می‌کند.