La corsa è per trovare tecniche di produzione in grado di disporre oggetti molecolari e su scala nanometrica con precisione.

Ingegneri dell'Università della California, lungo il fiume, hanno alterato un virus per organizzare gli atomi d'oro in sferoidi di pochi nanometri di diametro. La scoperta potrebbe rendere più economica la produzione di alcuni componenti elettronici, Più facile, e più veloce.

"La natura ha messo insieme complessi, nanostrutture altamente organizzate per millenni con precisione e specificità di gran lunga superiori agli approcci tecnologici più avanzati, " disse Elaine Haberer, un professore di ingegneria elettrica e informatica al Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering dell'UCR e autore senior dell'articolo che descrive la svolta. "Comprendendo e sfruttando queste capacità, questa straordinaria precisione su scala nanometrica può essere utilizzata per personalizzare e costruire materiali altamente avanzati con prestazioni precedentemente irraggiungibili".

I virus esistono in una moltitudine di forme e contengono un'ampia gamma di recettori che si legano alle molecole. La modifica genetica dei recettori per legarsi agli ioni dei metalli utilizzati nell'elettronica fa sì che questi ioni si "attacchino" al virus, creando un oggetto della stessa dimensione e forma. Questa procedura è stata utilizzata per produrre nanostrutture utilizzate negli elettrodi delle batterie, supercondensatori, sensori, strumenti biomedici, materiali fotocatalitici, e fotovoltaico.

La forma naturale del virus ha limitato la gamma di possibili forme metalliche. La maggior parte dei virus può cambiare volume in diversi scenari, ma resistere alle drammatiche alterazioni alla loro architettura di base che permetterebbero altre forme.

Il batteriofago M13, però, è più flessibile. I batteriofagi sono un tipo di virus che infetta i batteri, in questo caso, batteri gram-negativi, come Escherichia coli, che è onnipresente nel tratto digestivo di esseri umani e animali. I batteriofagi M13 geneticamente modificati per legarsi con l'oro sono solitamente usati per formare lunghi, nanofili d'oro.

Gli studi sul processo di infezione del batteriofago M13 hanno dimostrato che il virus può essere convertito in uno sferoide per interazione con acqua e cloroformio. Ancora, fino ad ora, lo sferoide M13 è stato completamente inesplorato come modello di nanomateriale.

Il gruppo di Haberer ha aggiunto una soluzione di ioni d'oro agli sferoidi M13, creando nanosfere d'oro appuntite e vuote.

"La novità del nostro lavoro risiede nell'ottimizzazione e nella dimostrazione di un template virale, che supera i vincoli geometrici associati alla maggior parte degli altri virus, " Haberer ha detto. "Abbiamo usato un semplice processo di conversione per fare in modo che il virus M13 sintetizzasse nanogusci sferici inorganici di decine di nanometri di diametro, così come i nanofili di quasi 1 micron di lunghezza."

I ricercatori stanno usando le nanosfere d'oro per rimuovere gli inquinanti dalle acque reflue attraverso un comportamento fotocatalitico migliorato.

Il lavoro migliora l'utilità del batteriofago M13 come impalcatura per la sintesi di nanomateriali. I ricercatori ritengono che lo schema di trasformazione del modello di batteriofago M13 descritto nel documento possa essere esteso ai batteriofagi correlati.

La carta, "Sferoidi batteriofagi M13 come impalcature per la sintesi diretta di nanostrutture appuntite d'oro, " è stato pubblicato nel numero del 21 luglio di Nanoscala .