ทีมงานที่ Duke University ในเมือง Durham รัฐนอร์ทแคโรไลนา ได้สร้างน้ำซุปที่หมุนวนของอนุภาคนาโนเหล็กและเม็ดโฟมโพลีสไตรีนขนาดใหญ่ที่กระดอนไปมาแบบสุ่ม สนามแม่เหล็กที่ใช้จะหยุดการหมุนวนและกระทำกับอนุภาคนาโนของเหล็ก แม่เหล็กช่วยให้เม็ดโฟมโพลีสไตรีนเรียงตัวกัน ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ นักวิจัยสามารถเฝ้าดูอนุภาคโพลิสไตรีนจัดเรียงตัวเป็นโครงสร้างของดอกไม้ได้
เบนจามิน เยลเลน นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจาก Magnetic Nanosystems Group ของ Duke ที่ทำงานในโครงการดังกล่าวใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องลงไปที่ดอกไม้เล็กๆ ที่ลอยอยู่ในสารละลาย “เหนือจินตนาการที่สุดของฉัน” “ไม่ใช่แค่การที่ดอกไม้ก่อตัวขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความน่าเชื่อถือของการก่อตัวด้วย มันกลายเป็นว่าระบบนี้ใช้งานได้”
ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา
สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล
ติดตาม
เยลเลนและเพื่อนร่วมงานเป็นคนกลุ่มแรกที่ใช้แรงแม่เหล็กและควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในของเหลว เม็ดพอลิสไตรีนที่ฝังอยู่ในเหล็กสามารถเคลื่อนที่ไปตามสนามแม่เหล็กได้ด้วยความช่วยเหลือจากอนุภาคนาโนของเหล็ก เม็ดบีดที่ไม่เป็นแม่เหล็กเรียงตัวกันแตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงนี้ ควบคู่ไปกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาค ทำให้ลูกปัดกลายเป็นรูปทรงดอกไม้ ทีมงานรายงานในวารสารNature เมื่อวัน ที่ 19 ก.พ.
Yellen กล่าวว่า “สนามแม่เหล็กเคลื่อนย้ายอนุภาคนาโนตามที่เราต้องการให้เคลื่อนที่โดยไม่คำนึงถึงประจุของอนุภาค
อนุภาคของโพลีสไตรีนมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับอนุภาคนาโนขนาดเล็กที่ Shevchenko และทีมงานของเธอนำทางเข้าสู่โครงสร้าง แต่งานทางทฤษฎีชี้ให้เห็นว่าอนุภาคขนาดเล็กสามารถจัดการได้โดยใช้แรงแม่เหล็กและน้ำซุปที่คล้ายกัน เทคนิคนี้จะช่วยให้อนุภาคนาโนสร้างกลุ่มที่เรียกว่ากลุ่มนาโน
ซึ่งในกรณีนี้คือกลุ่มนาโนของอนุภาคนาโนประเภทต่างๆ ตั้งแต่สามชนิดขึ้นไป
การนำอนุภาคเข้าสู่กระจุกเป็นวิธีการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติใหม่ที่น่าตื่นเต้น “มันเหมือนกับการทำให้อะตอมเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโมเลกุล” Gang อธิบาย นาโนคลัสเตอร์มีคุณสมบัติแตกต่างจากอนุภาคนาโน เช่นเดียวกับน้ำที่แตกต่างจากไฮโดรเจนและออกซิเจน
ทำตามดีเอ็นเอนั้น
นักวิจัยบางคนได้คิดกลยุทธ์ที่แตกต่างออกไปเพื่อสร้างกลุ่มนาโน: การใช้ DNA และระบบของมันในการยึดสองสายเข้าด้วยกัน “แนวคิดคือการใช้ DNA เป็นกาวอัจฉริยะเพื่อยึดอนุภาคนาโนไว้ด้วยกัน” Crocker กล่าว
DNA ที่ใช้ในการประกอบตัวเองนั้นเป็นการสังเคราะห์และไม่มีรหัสสำหรับยีนใด ๆ แต่สายดีเอ็นเอแบบสุ่มเหล่านี้มีคุณสมบัติสำคัญที่เรียนรู้จากชีววิทยา ดีเอ็นเอสองเส้นในโครงสร้างเกลียวคู่ที่คุ้นเคยจับกันเพราะแรงดึงดูดระหว่าง “ตัวอักษร” ทางเคมีในรหัสดีเอ็นเอ การคลายเกลียวเกลียวจะทำให้ DNA แต่ละเส้นเปิดออกเพื่อยึดติดกับอนุภาคนาโนหนึ่งอนุภาค เพื่อให้อนุภาคนาโนแต่ละอันมีหางของ DNA เมื่อผสมในของเหลว สายดีเอ็นเอที่เข้าคู่กันจะจับตัวกันอีกครั้ง ลากอนุภาคนาโนไปด้วย
นักวิจัยกล่าวว่า DNA shepherds ดังกล่าวสามารถช่วยในการออกแบบระบบการประกอบตัวเองที่ซับซ้อนซึ่งมีส่วนประกอบต่าง ๆ มากมาย “เราสามารถกำหนดชื่อให้กับส่วนต่าง ๆ ของโครงสร้างได้ เราสามารถบอกให้ A โต้ตอบกับ B แต่ไม่ใช่กับ C” Gang ผู้เขียนร่วมของเอกสารหลายฉบับเกี่ยวกับการประกอบตัวเองโดยใช้ DNA ช่วยกล่าว การควบคุมระดับนี้สามารถทำให้เกิดการก่อตัวของวัสดุนาโนที่มีลวดลายซับซ้อนจากอนุภาคนาโนหลายประเภท
การเปลี่ยนแปลงในรหัส DNA ที่กำหนดวิธีการเชื่อมโยงของเส้นสามารถทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคนาโนแข็งแกร่งขึ้นหรืออ่อนแอลง “มันเป็นระบบการจดจำที่พัฒนาขึ้นโดยธรรมชาติ” Gang กล่าว
ทีมของ Gang สามารถรวบรวมอนุภาคนาโนมารวมกันได้ แต่ไม่สามารถควบคุมวิธีการจัดอนุภาคได้มากนัก ดังนั้น Gang และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงใช้ DNA เพื่อเชื่อมโยงอนุภาคนาโนกับพื้นผิวที่เป็นของแข็ง เมื่ออนุภาคนาโนถูกยึดเข้าที่แล้ว จะควบคุมวิธีการโต้ตอบและการเชื่อมต่อกับอนุภาคนาโนอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น นักวิจัยรายงานใน May Nature Materials
ส่วนหนึ่งของงานก่อนหน้านี้ ทีมของ Gang ได้เพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมโยง DNA กับอนุภาคนาโน นักวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าเป็นการยากที่จะควบคุมจำนวนชิ้นส่วนของ DNA ที่จะยึดติดกับอนุภาคนาโนแต่ละชิ้น หรือตำแหน่งที่ DNA จะแนบไปกับอนุภาคนาโน อนุภาคนาโนบางชนิดอาจมีแขน DNA สองแขน และบางส่วนอาจมี 10 แขน ดังนั้น แทนที่จะสร้างโครงสร้างปกติที่เป็นระเบียบ อนุภาคนาโนจะติดกันเป็นกระจุกแบบสุ่ม
รายงานใน เอกสาร Nature ปี 2008 Gang และเพื่อนร่วมงานได้อธิบายถึงเทคนิคที่เชื่อมโยงอนุภาคนาโนเข้ากับผลึก 3 มิติ นักวิจัยรายงานว่าการแนบชิ้นส่วน DNA ที่ยาวขึ้นเข้ากับอนุภาคนาโนทรงกลมของทองคำช่วยสร้างโครงสร้างผลึกปกติ ชิ้นดีเอ็นเอยาวพันรอบอนุภาคนาโนและห่อหุ้มไว้ เนื่องจาก DNA ล้อมรอบอนุภาคอย่างสม่ำเสมอ การแนบ DNA แบบสุ่มจึงไม่สำคัญ
แม้ว่านักวิจัยจะสามารถสร้างกลุ่มนาโนขนาดเล็กและผลึกอนุภาคนาโนที่รวมตัวกันได้เอง แต่การสร้างวัสดุที่มีขนาดใหญ่ขึ้นนั้น “ยากอย่างน่าประหลาดใจ” คร็อกเกอร์กล่าว เมื่อผลึกรวมตัวกันจะลอยอยู่ในน้ำ
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> แทงบอลออนไลน์
