Gli scienziati hanno creato un reticolo simile a un diamante composto da nanoparticelle d'oro e particelle virali, intrecciati e tenuti in posizione da filamenti di DNA. La struttura – un mix distintivo di duro, nanoparticelle metalliche e pezzi virali organici noti come capsidi, legati dalla sostanza stessa della vita, DNA – segna un notevole passo avanti nella capacità degli scienziati di combinare un assortimento di materiali per creare dispositivi infinitesimali.

La ricerca, fatto da scienziati dell'Università di Rochester Medical Center, Istituto di ricerca Scripps, e il Massachusetts Institute of Technology, è stato pubblicato di recente su Materiali della natura .

Mentre le persone comunemente pensano al DNA come un progetto per la vita, il team ha invece utilizzato il DNA come strumento per guidare il posizionamento preciso di minuscole particelle di appena un milionesimo di centimetro di diametro, usando il DNA per accompagnare le particelle.

Al centro del lavoro c'è l'attrazione unica di ciascuna delle quattro basi chimiche del DNA su un'altra base. Gli scienziati hanno creato pezzi specifici di DNA e poi li hanno attaccati a nanoparticelle d'oro e particelle virali, scegliendo le sequenze e posizionandole esattamente per costringere le particelle a disporsi in un reticolo cristallino.

Quando gli scienziati hanno mescolato le particelle, dalla miscela è emerso un reticolo cristallino di tallio di sodio. Il dispositivo "autoassemblato" o letteralmente costruito da solo.

La ricerca aggiunge una gradita flessibilità al kit di strumenti che gli scienziati hanno a disposizione per creare dispositivi di dimensioni nanometriche.

"I materiali organici interagiscono in modi molto diversi dalle nanoparticelle metalliche. Il fatto che siamo stati in grado di far funzionare insieme materiali così diversi ed essere compatibili in un'unica struttura dimostra alcune nuove opportunità per la costruzione di dispositivi di dimensioni nanometriche, " ha detto Sung Yong Park, dottorato di ricerca, un professore assistente di ricerca di Biostatistica e Biologia Computazionale a Rochester.

Park e MG Finn, dottorato di ricerca, di Scripps Research Institute sono autori corrispondenti del documento.

Un tale reticolo cristallino è potenzialmente un ingrediente centrale per un dispositivo noto come cristallo fotonico, che può manipolare la luce in modo molto preciso, bloccando determinati colori o lunghezze d'onda della luce lasciando passare altri colori. Mentre esistono cristalli fotonici 3-D che possono piegare la luce a lunghezze d'onda più lunghe, come l'infrarosso, questo reticolo è in grado di manipolare la luce visibile. Gli scienziati prevedono molte applicazioni per tali cristalli, come l'informatica ottica e le telecomunicazioni, ma la produzione e la durata rimangono sfide serie.

Tre anni fa Park, come parte di un team più ampio di colleghi della Northwestern University, prima prodotto un reticolo cristallino con un metodo simile, usando il DNA per collegare le nanosfere d'oro. Il nuovo lavoro è il primo a combinare particelle con proprietà così diverse:nanoparticelle di oro duro e particelle organiche più flessibili.

All'interno della nuova struttura, ci sono in realtà due forze distinte all'opera, Parco ha detto. Le particelle d'oro e le particelle virali si respingono, ma la loro deterrenza è contrastata dall'attrazione tra i filamenti complementari di DNA strategicamente posizionati. Entrambi i fenomeni giocano un ruolo nella creazione del reticolo cristallino rigido. È un po' come le forze contrapposte tengono alzate le nostre tende:una molla in un'asta per tende spinge l'asta ad allungarsi, mentre le staffe sul telaio della finestra contrastano quella forza, creando una tensione, dispositivo rigido.