Группа физиков из Нью-Йоркского университета (США) обнаружила, как молекулы ДНК самоорганизуются в липкие участки между частицами в ответ на инструкции по сборке. Открытие поможет в будущем разработать «умные» материалы с индивидуальными свойствами, которые умеют собирать сами себя, передает портал EurekAlert!. Статья с результатами экспериментального исследования появилась в журнале открытого доступа arxiv.org.
Ученые давно искали способ самосборки молекул и добились прорывов во многих областях. Однако менее развиты меры, в которых эти крошечные частицы самоорганизуются с заранее запрограммированным числом связей.
Чтобы решить эту проблему, авторы данной работы попробовали манипулировать поведением молекул ДНК на поверхности частиц. Работая на микронном уровне – с частицами размером в 25 раз меньше пылинки – ученые погружали крошечные капельки в жидкий раствор. К этим каплям были прикреплены «линкеры ДНК» – молекулярные инструменты, обладающие «липкими концами», которые позволяют смешивать и сопоставлять их с образованием массива структур, которые хотели получить исследователи.
На видео, предоставленном учеными, показано, как синяя частица первоначально связывается с тремя красными частицами – в соответствии со своей валентностью. Действие происходит при комнатной температуре. При нагревании эти связи разрываются, но при охлаждении частица снова находит трех красных партнеров, при этом «выбирая» количество образующихся связей. Результат исследования подразумевает, что связи ДНК между частицами обратимы и перестраиваются на поверхности частицы, чтобы оптимизировать валентность.
«Прелесть этой процедуры в том, что мы можем запрограммировать свойства определенного материала, чтобы он мог быть эластичным или хрупким, или даже обладать способностью к самовосстановлению после разрыва, поскольку связи могут быть образованы и разорваны обратимо, – отмечают исследователи. – Создатели могут решить добавить пять частиц, которые прилипают только к одной другой, или 10, которые прилипают к двум, или 20, которые прилипают к трем, или любую другую комбинацию. Это позволит создавать материалы с определенной топологией или архитектурой».
[Фото: COURTESY OF ANGUS MCMULLEN/NYU’S DEPARTMENT OF PHYSICS]
