Sáu quy tắc cho thiết kế nano

Một trong những thách thức lớn mà các nhà nghiên cứu công nghệ nano đang đối mặt là tìm hiểu xem các hạt tương tác như thế nào ở cấp độ nano, để thiết kế ra những dụng cụ chắc chắn và đáng tin cậy. Nay một nhóm nhà khoa học ở Mĩ vừa thiết lập một bộ quy tắc cơ bản có thể giúp ích trong công việc này.

Chad Mirkin và các đồng sự tại trường Đại học Northwestern đã đặc biệt khảo sát trường hợp những cấu trúc nano hình thành bởi những hạt nano vàng được nối kết thành mạng bằng ADN. Tuy nhiên, họ cho biết kết quả trên sẽ áp dụng cho bất kì loại hạt nano cầu nào có thể gói đặc khít và kết nối thông qua ADN.

Mục tiêu của nghiên cứu trên là xác định những quy tắc dẫn tới những tương tác nhất định giữa các hạt vàng và ADN, và xây dựng hồ sơ chi tiết của những cấu trúc nano thu được. Sử dụng sự tán xạ tia X góc nhỏ, đội của Mirkin đã xác định đặc trưng cấu trúc cho 41 tinh thể khác nhau nhận một trong chín kiểu mạng. Các nhà nghiên cứu biết rằng đối với từng cấu trúc, họ có thể chỉnh các thông số mạng như kích cỡ và tính ổn định bằng cách điều chỉnh kích cỡ hạt nano và chiều dài của những mối nối ADN. Các phương pháp dùng để tạo ra những mạng nhất định được đúc kết thành một bột gồm sáu quy tắc cơ bản – chúng được trình bày trong một bài báo đăng trên tờ Science.

Sáu quy tắc cho thiết kế nano
 

Những hạt nano bằng vàng được lắp ráp với bộ nối ADN thành những mạng tinh thể trong đó kích cỡ hạt, sự đối xứng tinh thể và các thông số mạng có thể được điều khiển độc lập. Những quy tắc này cho phép xây dựng những vật tương tự cỡ nano của mạng nguyên tử lẫn những mạng không có tương đương khoáng chất xuất hiện trong tự nhiên. Những mạng thể hiện ở đây là Cr3Si, AlB2, CsCl, NaCl và Cs6C60. (Ảnh: Đại học Northwestern)

Chơi cùng những viên bi

“Hãy tưởng tượng có một nắm bi với những màu sắc khác nhau, thí dụ như đỏ, vàng và xanh. Chúng ta có thể lấy những cấu trúc nhỏ xíu đó và gắn ADN vào chúng và để cho bi đỏ đi tới những đốm nhất định, rồi bi vàng và bi xanh đi tới những đốm nhất định, với độ chính xác dưới nano mét”, Mirkin nói. Các nhà nghiên cứu Northwestern giải thích rằng, trên lí thuyết, có thể tuân thủ những quy tắc này để xây dựng nên bất kì loại mạng tinh thể nào. Công trình trên sẽ hỗ trợ các công nghệ nano chế tạo dễ dàng hơn, ví dụ như những tế bào mặt trời có những ma trận hạt nano được thiết kế để khai thác ánh sáng ở hiệu suất cao hơn những công nghệ hiện nay cho phép.

“Khía cạnh tân tiến nhất của nghiên cứu trên là khả năng thiết kế các tinh thể hạt nano”, phát biểu của Alex Travesset, một nhà khoa học vật liệu tại trường Đại học Iowa ở Mĩ. Travesset tin rằng, ở tầm trung hạn, bộ quy tắc trên có thể hỗ trợ việc thiết kế những bộ cảm biến mới và những hệ xúc tác cải tiến.

Oleg Gang, một nhà nghiên cứu vật liệu sinh học nano tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, cũng tin rằng những quy tắc này có thể giúp phát triển nhiều ứng dụng – như sự khai thác năng lượng mặt trời. “Ở tầm dài hạn hơn, những chất liệu này sẽ có tác động rõ rệt đối với mọi lĩnh vực đời sống của chúng ta, giống như polymer đối với nửa sau của thế kỉ vừa qua”, ông nói.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Cuộc chiến chống phe Trái đất phẳng
31/07/2020
Các nhà vật lí sẽ cảm thấy sốc, nhưng có rất nhiều người trên khắp thế giới vẫn đinh ninh rằng Trái đất là phẳng. Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 94)
29/07/2020
Rầm chữ I 1844 Richard Turner (khoảng 1798–1881), Decimus Burton (1800–1881) Có bao giờ bạn tự hỏi vì sao trong xây dựng người ta
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 93)
29/07/2020
Bảo toàn năng lượng 1843 James Prescott Joule (1818-1889)   “Định luật bảo toàn năng lượng đem lại… thứ gì đó để
Hàng trăm hadron
28/07/2020
Hadron bao gồm proton và neutron quen thuộc cấu tạo nên các nguyên tử của chúng ta, nhưng số lượng chúng còn đông hơn thế
Thí nghiệm LHCb tìm thấy một loại tetraquark mới
24/07/2020
Lần đầu tiên, nhóm hợp tác LHCb tại CERN quan sát thấy một hạt mới lạ được cấu tạo bởi bốn quark duyên (charm
Tìm kiếm một hằng số thích hợp
23/07/2020
Bằng cách đo phông nền vi sóng vũ trụ, sứ mệnh Planck đem lại cho chúng ta giá trị chính xác nhất từ trước đến nay của
Toán học cấp tốc (Phần 18)
22/07/2020
Lí thuyết xác suất Xác suất là một nhánh toán học nghiên cứu việc đo và dự báo khả năng của những kết cục nhất định.
Toán học cấp tốc (Phần 17)
22/07/2020
Các định lí bất toàn của Gödel Các định lí bất toàn của Gödel là hai kết quả nổi bật đã làm thay đổi cách nhìn của

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com