Исследователи впервые засняли самосборку наночастиц

Прим. переводчика: в предыдущем моём посте была ссылка на эту новость (хотя ей самой скоро полгода), но мне показалось, что она заслуживает отдельного поста.

Восстановление Т-1000, которого перед этим разнесло в клочья, не тоже самое, что и самосборка наночастиц, но идеи похожи. Впервые в истории ученые наблюдали процесс самосборки наночастиц в режиме реального времени. Частицы на видео не превышают в размере жалкие 12 нанометров. Это настолько мелко, что Аргоннской Национальной Лаборатории Министерства Энергетики США пришлось воспользоваться просвечивающим (трансмиссионым) электронным микроскопом, расположенным в их Центре Наноматериалов, для захвата быстродвижущихся наночастиц.

Чтобы заставить их пересобираться, исследователи покрыли наночастицы золота (NPs) положительно заряженными ионами цетилтриметиламмония (CTA+) и отрицательно заряженными цитрат-ионами в жидкой водной ячейке. Под воздействием пучка электронов, излучаемого микроскопом, образовавшиеся высокоэнергетические электроны уменьшили общий положительный заряд CTA+, покрывающего наночастицы золота, вследствие чего силы электростатического отталкивания между ними также уменьшились, приводя к соединению отдельных частиц в одномерные структуры. Отрицательно заряженные частицы, покрытые цитрат-ионами, напротив, оказались устойчивы, независимо от интенсивности излучения.

Этот процесс не является чем-то новым, но впервые его удалось заснять на видео.
Заставить частицы передвигаться — это большой успех. Хотя эксперименты всё ещё примитивны, они могут привести к более значимым манипуляциям с частицами на наноуровне. В конце-концов исследователи будут в состоянии использовать эти движения, для создания микроскопических машин (действующих подобно биологическим наносистемам в наших телах), новых материалов, и даже получения энергии.

Полное исследование по ссылке: In Situ Visualization of Self-Assembly of Charged Gold Nanoparticles

В процессе работы нашёл ещё одну интересную новость из этой области:

Ученые синтезировали вещество, способное к самосборке после разрушения структуры. В воде новый гель восстанавливает форму, которую теряет без жидкой среды.

Герой культового боевика «Терминатор 2: Судный день», робот Т-1000, был сделан из жидкого металла и способен к восстановлению после любого механического разрушения. Пока такая суперспособность остается фантазией, но инженеры Корнеллского университета уже разрабатывают нечто подобное. Ученые из лаборатории Даня Люо создали новый гидрогель, который может восстанавливать начальную форму после ее нарушения. Сам гель представляет собой жидкость, но в воде «вспоминает» и восстанавливает определенную форму. Конечно, это не жидкий металл: гель относится к так называемым метаматериалам, свойства которых зависят не только от их химического состава, но и от их структуры. Основа геля — смесь спутанных между собой синтетических молекул ДНК. Отдельные цепочки ДНК — отличные строительные блоки для материалов, способных к самосборке, так как молекулы ДНК «запрограммированы» на связь друг с другом отдельными участками по принципу «ключ-замок».

Гель состоит из маленьких сфер диаметром в один микрометр, образованных «спутанными» ДНК. Сами ученые сравнивают такие сферы с птичьими гнездами, в которых множество пустот. «Гнезда», в свою очередь, связаны между собой длинными цепочками ДНК. Так как нуклеиновые кислоты построены из отдельных участков — нуклеотидов, последовательность нуклеотидов при синтезе можно менять, изменяя свойства молекулы. В своей разработке ученые использовали ДНК из произвольно выстроенных нуклеотидов. В дальнейшем в Корнелле планируют синтезировать ДНК с заданными нуклеотидными последовательностями, чтобы сделать способность к самосборке более совершенной.