Partikel yang direkayasa berkumpul dengan sendirinya seperti atom

Partikel yang dirancang untuk berkumpul secara spontan seperti atom yang membentuk molekul dapat menghasilkan material baru berteknologi tinggi, menghasilkan tampilan optik yang lebih baik dan chip komputer yang lebih cepat, kata para peneliti.

Para ilmuwan menghasilkan partikel baru, yang berukuran 1/100 diameter rambut manusia, dengan mengubah arsitektur koloid, partikel kecil yang tersuspensi dalam cairan yang dapat ditemukan tersebar dalam benda sehari-hari seperti cat, susu, kaca dan porselen. Pekerjaan ini dirinci minggu ini di jurnal Nature.

Para insinyur mempunyai keterbatasan dalam kemampuan mereka untuk memanipulasi partikel-partikel ini menjadi pola-pola baru yang akan membentuk bahan-bahan penyusun material baru karena koloid saling menempel secara acak; dalam ilmu pengetahuan, mereka tidak memiliki ikatan terarah, atau ikatan yang lebih memilih orientasi tertentu.

Dalam esai pendamping di terbitan Nature yang sama, Matthew Jones dan Chad Mirkin dari Northwestern University menggambarkan kesulitan dalam mencoba membuat struktur dari partikel-partikel ini sebagai “menyatukan rak buku yang terbuat dari bagian-bagian yang dilapisi lem yang sama-sama menempel dengan baik di mana pun mereka bersentuhan. , terlepas dari orientasi relatifnya,” tulis para ilmuwan material. cocok dengan posisi yang mereka inginkan.”

Untuk membentuk struktur molekul baru yang kompleks, ahli kimia menggunakan atom dengan ikatan terarah, yang diperlukan untuk mengontrol perakitan sendiri dan menjaga integritas struktur.

“Apoteker punya keseluruhan tabel periodik atom untuk dipilih saat mensintesis molekul dan kristal,” kata peneliti studi Vinothan Manoharan, dari Harvard, dalam sebuah pernyataan. “Kami ingin mengembangkan ‘perangkat konstruksi’ serupa untuk membuat molekul dan kristal berskala lebih besar.”

Tim menciptakan “titik” yang berbeda secara kimia pada permukaan partikel yang dapat membentuk ikatan terarah, yang menempel pada partikel lain dalam pola tertentu untuk secara spontan membentuk “molekul koloid” yang dirancang para peneliti.

Untuk memastikan bahwa bintik-bintik tersebut berinteraksi dengan bintik-bintik lain dengan cara yang spesifik, para ilmuwan menggunakan untaian tunggal DNA untuk membuat “ujung lengket” yang melekat pada bintik-bintik partikel, menempatkan hingga tujuh titik pada setiap partikel. Para ilmuwan mengatakan mereka dapat memanipulasi ikatan ini untuk membuat koloid dengan warna, ukuran, fungsi kimia, atau konduktivitas listrik tertentu. Hal ini pada gilirannya dapat mengarah pada produksi material baru, seperti fotonik kristal untuk meningkatkan tampilan optik dan meningkatkan kecepatan chip komputer.

Artinya, kita dapat membuat partikel yang hanya menempel pada titik tersebut, dan kemudian kita dapat memprogramnya sehingga hanya jenis partikel tertentu yang menempel pada titik tersebut, tambah peneliti lain yang terlibat dalam penelitian tersebut, David Pine, seorang ahli fisika NYU. profesor. “Ini memberi kami fleksibilitas luar biasa untuk merancang struktur 3 dimensi.”

Ikuti LiveScience di Twitter @ilmu hidup. Kami juga aktif Facebook & Google+.

Hak Cipta 2012 Ilmu HidupSebuah perusahaan TechMediaNetwork. Semua hak dilindungi undang-undang. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.