Ученые давно искали способ самосборки частиц и по нескольким направлениям уже добились успехов. Тем не менее все еще оставалось загадкой, как заставить крошечные частицы самоорганизоваться с заранее запрограммированным числом связей. Специалисты из Нью-Йоркского университета с коллегами решили рассмотреть эту проблему подробнее, пишет Phys.org.
Была проведена серия экспериментов, в которых частицы сначала пытались «захватить», а затем манипулировать ими, точнее, поведением молекул ДНК на поверхности частиц.
Работая на микронном уровне с частицами размером в 25 раз меньше пылинки, ученые погружали крошечные капельки в жидкий раствор. К этим каплям были прикреплены «линкеры ДНК» — молекулярные инструменты, обладающие «липкими концами», которые позволяют смешивать и сопоставлять их друг с другом для создания множества структур, необходимых исследователям.
На видео показано, что синяя частица первоначально связывается с тремя красными частицами, удовлетворяя своей валентности при комнатной температуре. При нагревании эти связи разрываются, но при охлаждении частица снова находит трех красных партнеров. Это доказывает, что частица «выбирает» количество образующихся связей. Результат подразумевает, что связи ДНК между частицами обратимы и перестраиваются на поверхности частицы под действием различных факторов.
«Прелесть этой процедуры в том, что мы можем запрограммировать свойства определенного материала, чтобы он мог быть эластичным или хрупким, или даже обладать способностью к самовосстановлению после разрыва, поскольку связи могут быть образованы и разорваны обратимо», — отмечают ученые. Для этого им нужно выбрать, добавить ли пять частиц для прилипания только к одной, 10 — к двум, 20 — к трем или любой другой комбинации. В результате экспериментов получатся материалы с новой топологией или архитектурой.
Посмотрите, как фотограф отобразил суть времени, массы, длины и остальных основных физических величин с помощью камеры и нескольких предметов.
Это тоже интересно: