L'argento utilizzato dal gruppo di ricerca di Beth Gwinn presso l'UC Santa Barbara ha un valore ben oltre il suo valore come merce, anche se è usato in quantità molto piccole.

Il gruppo lavora con il metallo prezioso per creare cluster d'argento su scala nanometrica con proprietà fluorescenti uniche. Queste proprietà sono importanti per una varietà di applicazioni di rilevamento, tra cui l'imaging biomedico.

L'ultima ricerca del team è pubblicata in un articolo in primo piano nel numero di questo mese di ACS Nano , una rivista dell'American Chemical Society. Gli scienziati hanno posizionato cluster d'argento in siti programmati su una breadboard su nanoscala, una base di costruzione per la prototipazione della fotonica e dell'elettronica. "Il nostro 'tagliere' è un nanotubo di DNA con spazi programmati a 7 nanometri di distanza, " ha detto l'autore principale Stacy Copp, uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica dell'UCSB.

"A causa delle forti interazioni tra il DNA e gli atomi di metallo, è piuttosto difficile progettare breadboard del DNA che mantengano la struttura desiderata quando vengono introdotte queste nuove interazioni, " ha detto Gwin, un professore nel Dipartimento di Fisica dell'UCSB. "Il lavoro di Stacy ha dimostrato che non solo la breadboard può mantenere la sua forma quando sono presenti grappoli d'argento, può anche posizionare array di molte centinaia di cluster contenenti un numero identico di atomi d'argento, un notevole grado di controllo che è promettente per la realizzazione di nuovi tipi di fotonica su nanoscala".

I risultati di questa nuova forma di nanotecnologia del DNA affrontano la difficoltà di ottenere dimensioni e forme delle particelle uniformi. "Per realizzare array fotonici utilizzando un processo di autoassemblaggio, devi essere in grado di programmare le posizioni dei cluster che stai mettendo sull'array, " Ha spiegato Copp. "Questo documento è la prima dimostrazione di ciò per i cluster d'argento".

I colori dei grappoli sono in gran parte determinati dalla sequenza del DNA che li avvolge e ne controlla le dimensioni. Per creare un cluster d'argento posizionabile con un colore programmato dal DNA, i ricercatori hanno progettato un pezzo di DNA con due parti:una che avvolge il cluster e l'altra che si attacca al nanotubo di DNA. "Dal nanotubo sporgono brevi filamenti di DNA che fungono da docking station per i filamenti ospiti dei cluster d'argento, " ha spiegato Cop.

Il team di ricercatori laureati e universitari del gruppo di ricerca è in grado di sintonizzare i cluster d'argento in modo che emettano fluorescenza in un'ampia gamma di colori, dal blu-verde fino all'infrarosso, un risultato importante perché i tessuti hanno finestre di elevata trasparenza nell'infrarosso. Secondo Copp, i biologi sono sempre alla ricerca di molecole coloranti migliori o altri oggetti che emettono infrarossi da utilizzare per l'imaging attraverso un tessuto.

"Le persone stanno già utilizzando tecnologie simili a cluster d'argento per rilevare gli ioni di mercurio, piccoli pezzi di DNA importanti per le malattie umane, e una serie di altre molecole biochimiche, "Copp ha detto. "Ma c'è molto di più che puoi imparare mettendo i grappoli d'argento su una breadboard invece di fare esperimenti in una provetta. Ottieni maggiori informazioni se riesci a vedere una serie di molecole diverse tutte allo stesso tempo".

Il design modulare presentato in questa ricerca significa che il suo processo graduale può essere facilmente generalizzato a cluster d'argento di diverse dimensioni e a molti tipi di scaffold di DNA. Il documento guida i lettori attraverso il processo di creazione del DNA che stabilizza i cluster d'argento. Questo protocollo appena delineato offre ai ricercatori un nuovo grado di controllo e flessibilità nel campo in rapida espansione della nanofotonica.

Il tema principale della ricerca di Copp è capire come il DNA controlla la dimensione e la forma degli stessi cluster d'argento e quindi capire come utilizzare il fatto che questi cluster d'argento sono stabilizzati dal DNA per costruire array su scala nanometrica.

"È impegnativo perché non capiamo davvero le interazioni tra argento e DNA da sole, "Copp ha detto. "Quindi parte di quello che ho fatto è usare grandi set di dati per creare una banca di sequenze di lavoro che abbiamo pubblicato in modo che altri scienziati possano usarle. Vogliamo fornire ai ricercatori strumenti per progettare questi tipi di strutture in modo intelligente invece di dover solo indovinare".

I ringraziamenti del giornale includono una dedica a "quegli studenti che hanno perso la vita nella tragedia di Isla Vista e al coraggio dei primi soccorritori, le cui azioni disinteressate hanno salvato molte vite".