Сверхрешетка. Американцы сумели сделать новый материал на основе ДНК

Американские ученые научились получать композитные материалы на основе ДНК и нескольких видов наночастиц. Молекулы биополимера оказались способны соединять разнородные наночастицы в правильную трехмерную наноструктуру, которая называется сверхрешетка. Детали со ссылкой на материал ученых в журнале Nature Nanotechnology излагает Phys.org.

Физики из Брукхевенской лаборатории и частной исследовательской организации Research Triangle Institute применили давно известное свойство молекулы ДНК образовывать сложные структуры благодаря соединению комплементарных отрезков. Они сумели получить результат, при котором молекулы собирались в трехмерную структуру, захватывая попутно наночастицы разных типов, собирая их в гетерогенную сверхрешетку.

Сам термин "сверхрешетка" впервые предложили специалисты по физике твердого тела для обозначения любого образования, где кроме кристаллической решетки есть еще одна пространственная периодическая структура. 

Примером сверхрешетки может служить любой многослойный материал при соблюдении двух параметров - неоднородности в нем достаточно невелики по ширине, но при этом достаточно регулярны. С практической точки зрения подобные материалы вызывают интерес в силу сразу ряда причин.

Авторы исследования подчеркивают, что наночастицы разных типов из соседних слоев сверхрешетки могут усиливать особенности друг друга. Золотые микрошарики, например, увеличивают яркость флуоресценции прочих частиц, находящихся поблизости, а добавление магнитных наночастиц может привести к тому, что конфигурация сверхрешетки будет меняться в магнитном поле. 

Это, по мнению физиков, позволит разрабатывать перестраиваемые микросистемы совершенно нового типа. В них частицы одного типа будут влиять на частицы другого, причем уровень влияния можно регулировать внешним магнитным полем.

Кроме того, меняя длину молекул ДНК исследователи научились производить композитные сверхрешетки с нужным периодом от десятков до сотен нанометров, что тоже способно менять оптические, магнитные и химические свойства материала.

Напомним, что Нобелевскую премию по химии могли дать работающим в США Полу Аливисатосу, Чаду Миркину и Надриану Зиману за создание нанобиотехнологических методов, позволяющих собирать разные конструкции из молекул ДНК.