Gli scienziati del Laboratorio Ames del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sono ora in grado di vedere maggiori dettagli delle nanostrutture di origami di DNA, che porterà ad una maggiore comprensione e controllo del loro assemblaggio per future applicazioni.

L'origami del DNA è il ripiegamento di lunghi filamenti "impalcatura" di molecole di DNA circolari a filamento singolo tenuti insieme utilizzando brevi filamenti "fiocco" per creare varie forme bidimensionali o tridimensionali su scala nanometrica. Il DNA è ampiamente utilizzato come elementi costitutivi di queste strutture a causa della specificità delle interazioni tra coppie di basi complementari. Poiché queste nanostrutture possono essere realizzate in modo identico e in quantità relativamente grandi, sono molto attraenti per i ricercatori di nanotecnologia, e sono potenzialmente utili in una serie di applicazioni.

Tanya Prozorov, un esperto di microscopia elettronica presso il Laboratorio Ames, si definisce il "come fai a saperlo?" persona. "Una delle difficoltà della nanoscienza è essere in grado di vedere chiaramente le strutture che stiamo realizzando, e comprendere queste strutture con il massimo dettaglio. Come lo sappiamo? Questo è il problema che sto cercando di risolvere, " lei disse.

In questo caso, la sfida è capire la dimensione tridimensionale, forma e uniformità di strutture origami a forma di triangolo che serviranno come base specifica per forma per creare uno strato di nanoparticelle d'oro uniformi, formando un dispositivo plasmonico, un metamateriale con proprietà specializzate.

A causa della loro composizione chimica, le nanostrutture del DNA sono difficili da immaginare, con metodi convenzionali di preparazione del campione di microscopia elettronica schiacciando o appiattendo i campioni, o utilizzando una macchia di contrasto che introduce altri materiali nel campione, possibilmente alterando la loro chimica e proprietà di superficie.

Il gruppo di ricerca di Ames Lab è stato in grado di catturare direttamente immagini di dettagli fini in nanostrutture di origami di DNA non colorate utilizzando un particolare tipo di microscopia elettronica a trasmissione a scansione chiamata STEM a campo oscuro anulare angolare ad alto angolo. Fino ad ora, tale livello di dettaglio delle strutture di origami del DNA era inaccessibile senza l'uso di colorazioni chimiche o senza ricorrere all'imaging di microscopia a forza atomica. Con l'aiuto di un collaboratore dell'Università di Pittsburgh, il team è stato anche in grado di ottenere un'immagine media 2-D da un sottoinsieme di immagini a basso ingrandimento classificate in un certo numero di classi e calcolate utilizzando una routine specializzata impiegata dalla comunità della microscopia crioelettronica.

"Per creare materiali plasmonici basati sul DNA, abbiamo bisogno di montare molte nanoparticelle metalliche sulle strutture del DNA per ottenere proprietà elettromagnetiche specifiche. Il processo inizia con la creazione di semi metallici sulla superficie dell'origami del DNA, e quindi dobbiamo avere una buona comprensione della superficie:la sua struttura, chimica e topografia, per comprendere il processo di metallizzazione. Il nostro metodo di imaging non colorato, strutture origami del DNA inalterate ci permette di vedere quei dettagli, " ha detto Prozorov. "Prevediamo che il nostro metodo sarà ampiamente utilizzato come metodo diretto per l'immagine di nanostrutture di DNA".

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento, "Imaging di triangoli di origami di DNA non colorati con microscopia elettronica, " pubblicato in Piccoli metodi .