Разработан метод создания трёхмерных наноматериалов с помощью самосборки ДНК

Группа ученых из Колумбийского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории представила новую технологию производства сложных наноразмерных 3D-структур. Метод основан на способности молекул ДНК самоорганизовываться в заранее спроектированные формы, что является альтернативой традиционным подходам, таким как фотолитография и 3D-печать. Результаты исследований были опубликованы в научных журналах Nature Materials и ACS Nano.

В основе технологии лежит принцип сборки «снизу вверх». Базовыми элементами служат нити ДНК, свернутые в прочные восьмигранные структуры, названные «вокселями». Эти воксели функционируют как программируемые строительные блоки, которые соединяются друг с другом в воде в строгом соответствии с заложенной в их структуру генетической информацией. Такой подход позволяет одновременно собирать множество элементов, что отличает его от последовательных методов производства.

Для проектирования сложных архитектур исследователи создали алгоритм обратного инжиниринга под названием MOSES. Он позволяет, исходя из конечной желаемой структуры, рассчитать минимально необходимое количество и типы ДНК-вокселей для её формирования. Внутрь этих ДНК-каркасов можно интегрировать различные наночастицы, например, золотые, для придания материалу определённых оптических, электронных или биологических свойств.

Команда продемонстрировала возможности метода, создав несколько различных структур, включая имитацию материалов для солнечных панелей и компоненты для оптических вычислений. Для повышения прочности готовые органические каркасы можно покрыть кремнием и термически обработать, превратив их в неорганические структуры. Данная технология открывает перспективы для создания новых материалов в области электроники, медицины и оптики.

Источник: ScienceDaily