Wetenschappers maken op DNA gebaseerde 3D-geleiders op nanoschaal
Een internationaal team van wetenschappers, bestaande uit Amerikaanse en Israëlische wetenschappers, slaagde er voor het eerst in om een supergeleidend materiaal in een driedimensionale structuur te verkrijgen. Tegelijkertijd werden zelfassemblerende DNA-moleculen gebruikt als basis voor het product.
Hoe heb je 3D nanomateriaal gemaakt?
Ingenieurs van Brookhwaven Laboratory (VS), Columbia University (VS) en Bar-Ilan University (Israël) wisten zich te ontwikkelen de basis voor de vorming van bulk supergeleidende nano-architecturen, die gebaseerd bleken te zijn op de zelfassemblage van DNA-moleculen met een vaste configuratie.
Dankzij de structurele programmeerbaarheid kan DNA een platform bieden voor het samenstellen en creëren van eerder ontworpen structuren, volgens een Brookhwaven Lab.
Maar er is één belangrijk nadeel, namelijk de kwetsbaarheid van DNA, waardoor het niet kan worden gebruikt voor constructie uit anorganische materialen.
In een nieuw wetenschappelijk werk hebben wetenschappers aangetoond dat ze in staat zijn om de DNA-scaffold als basis te nemen om driedimensionale structuren die vervolgens volledig kunnen worden omgezet in anorganische materialen, bijvoorbeeld supergeleiders.
Om de DNA-steiger te versterken, besloten de ingenieurs om deze te coaten met siliciumdioxide. Daarna werd de resulterende structuur onderzocht met een elektronenmicroscoop (NSLS-II) en ervoor gezorgd dat de resulterende structuur exact overeenkomt met de eerder gespecificeerde parameters.
De coating van DNA met siliciumdioxide heeft voor wetenschappers dus een mechanisch stabiele structuur gevormd, die ideaal is voor de toepassing van anorganische materialen.
Daarna werden de op deze manier getransformeerde DNA-roosters doorgestuurd naar het Bar-Ilan Instituut, waar ze een lage temperatuur supergeleider niobium aanbrachten door verdamping.
Tegelijkertijd werd het hele proces zorgvuldig gecontroleerd zodat de niobiumlaag het hele frame gelijkmatig bedekte en in geen geval door en door het werkstuk drong, zodat er geen kortsluiting was.
In feite is deze technologie DNA Origami is niet nieuw en bestaat nu zo'n 15 jaar, maar tot nu toe heeft niemand op deze manier een supergeleider aangebracht.
Waar is het voor
De auteurs van de studie verwachten dat de resulterende structuren zullen worden gebruikt in signaalversterkers die zowel de snelheid als de nauwkeurigheid van kwantumcomputers kunnen verhogen. Bovendien kunnen ze worden gebruikt in bijzonder gevoelige magnetische veldsensoren in zowel medische als geologische verkenningsapparatuur.
De wetenschappers deelden de resultaten van hun werk op de pagina's van het tijdschrift Natuurcommunicatie.
Als je het materiaal leuk vond, steek dan je duimen omhoog en abonneer je. Dank u voor uw aandacht!