Группа исследователей под руководством доктора Хао Яня (Hao Yan) из Университета Аризоны (University of Arizona) разработала технология создания наноконструкций из отдельных атомов золота со строго упорядоченной структурой и заранее заданными свойствами на основе решеток из макромолекул ДНК, сообщают C-News. Это открывает перспективу широкого применения нанозолота в микроэлектронике и биотехнологиях.
В качестве основного материала Ян и его коллеги взяли наночастицы золота диаметром пять нанометров. Их покрыли короткими цепочками молекул ДНК, так называемыми “последовательностями T15”, которые, при прикреплении к наночастице, расходились радиально от ее центра. Наночастицы облепили "ворсом", состоящим из последовательностей Т15.
ДНК-сетку собрали из двух разных сложных цепочек-конгломератов ДНК: А и В, причем последовательность А на регулярных промежутках содержала короткие отрезки цепей А15, комплиментарные прикрепленным на наночастицах золота цепочкам Т15. При добавлении в раствор с ДНК-сеткой наночастиц, обработанных цепями Т15, они расположились через строго определенные промежутки, образуя упорядоченную структуру, связанную с комплиментарными цепями сетки А15.
Подобный механизм производства наносистем ученые называют "самосборкой", так как после определения начальных условий (формы компонентов и порядка протекания процесса) нет необходимости контролировать выполнение каждого этапа эксперимента. Это открывает путь к серийному производству - за один цикл можно изготовить множество ДНК-матриц, содержащих наночастицы золота.
Готовая матрица наночастиц, изготовленная с помощью новой методики, характеризовалась следующими заданными заранее параметрами: дистанция меду наночастицами составляла 38 нм, размер единичной наночастицы в поперечнике без цепей Т15 - около 5 нм. Проверка свойств матрицы осуществлялась с помощью атомного силового микроскопа. Выявились неожиданные особенности новой технологии.
Наночастицы точно располагались в местах привязки, формируя регулярную структуру. Но сам шаблон структуры получился не совсем таким, как планировалось. Предполагалось, что наночастицы должны расположиться в четырех углах ячеек, сформированных сетками ДНК. Все вышло наоборот – они находились в центре ячеек. По мнению ученых, это связано с тем, что наночастицы, покрытые слоем Т15, увеличились в размерах и, более того, приобрели отрицательный электрический заряд. Это и вызвало увеличение дистанции между наночастицами, связанное с действием отталкивающих электростатических сил частиц друг на друга.
Группа доктора Яня планирует в ближайшее время получить различные вариации шаблонов наночастиц, усложнив исходную матрицу ДНК-сетки и используя не только одну лишь последовательность Т15, но и другие связующие покрытия.
Наночастицы золота уже сегодня широко применяются в самых различных областях, в том числе при исследованиях в области наноэлектроники, биотехнологий и в медицине для доставки лекарств и точечной терапии пораженных участков, однако их использованию в микроэлектронике препятствует техническая сложность создания из отдельных атомов упорядоченных структур с заданными свойствами.
