நானோ அளவுள்ள பொருள் கூறுகளை அல்லது "நானோ-பொருள்களை", மிகவும் மாறுபட்ட வகைகளான - கனிம அல்லது கரிம - விரும்பிய 3-D கட்டமைப்புகளில் இணைப்பதற்கான ஒரு தளத்தை விஞ்ஞானிகள் உருவாக்கியுள்ளனர். சுய-அசெம்பிளி (SA) பல வகையான நானோ பொருட்களை ஒழுங்கமைக்க வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், இந்த செயல்முறை மிகவும் அமைப்பு சார்ந்ததாக இருந்து வருகிறது, பொருட்களின் உள்ளார்ந்த பண்புகளின் அடிப்படையில் வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளை உருவாக்குகிறது. நேச்சர் மெட்டீரியல்ஸில் இன்று வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வறிக்கையில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றின் புதிய டிஎன்ஏ-நிரல்படுத்தக்கூடிய நானோஃபேப்ரிகேஷன் தளத்தை நானோ அளவிலான (ஒரு மீட்டரில் பில்லியன்களில் ஒரு பங்கு) அதே பரிந்துரைக்கப்பட்ட வழிகளில் பல்வேறு 3-D பொருட்களை ஒழுங்கமைக்கப் பயன்படுத்தலாம், அங்கு தனித்துவமான ஒளியியல், வேதியியல் மற்றும் பிற பண்புகள் வெளிப்படுகின்றன.
"நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு SA ஒரு தேர்வு நுட்பமாக இல்லாததற்கு ஒரு முக்கிய காரணம், ஒரே மாதிரியான 3-D வரிசைப்படுத்தப்பட்ட வரிசைகளை உருவாக்க பல்வேறு நானோ கூறுகளிலிருந்து ஒரே மாதிரியான SA செயல்முறையை பரந்த அளவிலான பொருட்களில் பயன்படுத்த முடியாது," என்று புரூக்ஹேவன் தேசிய ஆய்வகத்தில் உள்ள அமெரிக்க எரிசக்தித் துறை (DOE) அறிவியல் பயனர் வசதி அலுவலகமான செயல்பாட்டு நானோ பொருட்கள் மையத்தில் (CFN) மென்மையான மற்றும் உயிரி நானோ பொருட்கள் குழுவின் தலைவரும், கொலம்பியா பொறியியலில் வேதியியல் பொறியியல் மற்றும் பயன்பாட்டு இயற்பியல் மற்றும் பொருட்கள் அறிவியல் பேராசிரியருமான தொடர்புடைய எழுத்தாளர் ஒலெக் கேங் விளக்கினார். "இங்கே, உலோகங்கள், குறைக்கடத்திகள் மற்றும் புரதங்கள் மற்றும் என்சைம்கள் உட்பட பல்வேறு கனிம அல்லது கரிம நானோ-பொருள்களை இணைக்கக்கூடிய திடமான பாலிஹெட்ரல் டிஎன்ஏ பிரேம்களை வடிவமைப்பதன் மூலம், SA செயல்முறையை பொருள் பண்புகளிலிருந்து பிரித்தோம்."
விஞ்ஞானிகள் ஒரு கனசதுரம், எண்முகி மற்றும் நான்முகி வடிவத்தில் செயற்கை டிஎன்ஏ பிரேம்களை வடிவமைத்தனர். பிரேம்களுக்குள் டிஎன்ஏ "கைகள்" உள்ளன, அவை நிரப்பு டிஎன்ஏ வரிசையுடன் கூடிய நானோ-பொருள்கள் மட்டுமே பிணைக்க முடியும். இந்த பொருள் வோக்சல்கள் - டிஎன்ஏ சட்டகம் மற்றும் நானோ-பொருளின் ஒருங்கிணைப்பு - மேக்ரோஸ்கேல் 3-டி கட்டமைப்புகளை உருவாக்கக்கூடிய கட்டுமானத் தொகுதிகள். பிரேம்கள் அவற்றின் முனைகளில் குறியிடப்பட்ட நிரப்பு வரிசைகளின்படி உள்ளே எந்த வகையான நானோ-பொருள் இருந்தாலும் (அல்லது இல்லை) என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல் ஒன்றோடொன்று இணைகின்றன. அவற்றின் வடிவத்தைப் பொறுத்து, பிரேம்கள் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான முனைகளைக் கொண்டுள்ளன, இதனால் முற்றிலும் மாறுபட்ட கட்டமைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. பிரேம்களுக்குள் ஹோஸ்ட் செய்யப்பட்ட எந்த நானோ-பொருள்களும் அந்த குறிப்பிட்ட பிரேம் அமைப்பைப் பெறுகின்றன.
தங்கள் அசெம்பிளி அணுகுமுறையை நிரூபிக்க, விஞ்ஞானிகள் உலோக (தங்கம்) மற்றும் குறைக்கடத்தி (காட்மியம் செலினைடு) நானோ துகள்கள் மற்றும் ஒரு பாக்டீரியா புரதம் (ஸ்ட்ரெப்டாவிடின்) ஆகியவற்றை டிஎன்ஏ பிரேம்களுக்குள் வைக்க கனிம மற்றும் கரிம நானோ-பொருள்களாகத் தேர்ந்தெடுத்தனர். முதலில், சிஎஃப்என் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி வசதி மற்றும் உயிரியல் மாதிரிகளுக்கான கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலையில் செயல்படும் கருவிகளின் தொகுப்பைக் கொண்ட வான் ஆண்டெல் நிறுவனத்தில் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகளைப் பயன்படுத்தி படமாக்குவதன் மூலம் டிஎன்ஏ பிரேம்களின் ஒருமைப்பாடு மற்றும் பொருள் வோக்சல்களின் உருவாக்கத்தை அவர்கள் உறுதிப்படுத்தினர். பின்னர் அவர்கள் ப்ரூக்ஹேவன் ஆய்வகத்தில் உள்ள மற்றொரு DOE அறிவியல் பயனர் வசதி அலுவலகமான நேஷனல் சின்க்ரோட்ரான் லைட் சோர்ஸ் II (NSLS-II) இன் கோஹெரன்ட் ஹார்ட் எக்ஸ்-ரே ஸ்கேட்டரிங் மற்றும் காம்ப்ளக்ஸ் மெட்டீரியல்ஸ் ஸ்கேட்டரிங் பீம்லைன்களில் 3-டி லேட்டிஸ் கட்டமைப்புகளை ஆய்வு செய்தனர். கொலம்பியா இன்ஜினியரிங் பைகோவ்ஸ்கி வேதியியல் பொறியியல் பேராசிரியர் சனத் குமார் மற்றும் அவரது குழுவினர் கணக்கீட்டு மாதிரியை நிகழ்த்தினர், சோதனை ரீதியாகக் கவனிக்கப்பட்ட லேட்டிஸ் கட்டமைப்புகள் (எக்ஸ்-ரே சிதறல் வடிவங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு) பொருள் வோக்சல்கள் உருவாக்கக்கூடிய மிகவும் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையானவை என்பதை வெளிப்படுத்தினர்.
"இந்தப் பொருள் வோக்சல்கள் அணுக்கள் (மற்றும் மூலக்கூறுகள்) மற்றும் அவை உருவாக்கும் படிகங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட கருத்துக்களைப் பயன்படுத்தத் தொடங்க அனுமதிக்கின்றன, மேலும் இந்த பரந்த அறிவு மற்றும் தரவுத்தளத்தை நானோ அளவிலான ஆர்வமுள்ள அமைப்புகளுக்கு கொண்டு செல்கின்றன" என்று குமார் விளக்கினார்.
கொலம்பியாவில் உள்ள கேங்கின் மாணவர்கள், வேதியியல் மற்றும் ஒளியியல் செயல்பாடுகளைக் கொண்ட இரண்டு வெவ்வேறு வகையான பொருட்களின் அமைப்பை இயக்க அசெம்பிளி தளத்தை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை நிரூபித்தனர். ஒரு சந்தர்ப்பத்தில், அவர்கள் இரண்டு நொதிகளை இணைத்து, அதிக பேக்கிங் அடர்த்தியுடன் 3-D வரிசைகளை உருவாக்கினர். நொதிகள் வேதியியல் ரீதியாக மாறாமல் இருந்தபோதிலும், அவை நொதி செயல்பாட்டில் நான்கு மடங்கு அதிகரிப்பைக் காட்டின. இந்த "நானோரியாக்டர்கள்" அடுக்கை எதிர்வினைகளைக் கையாளவும் வேதியியல் ரீதியாக செயல்படும் பொருட்களின் உற்பத்தியை செயல்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம். ஒளியியல் பொருள் ஆர்ப்பாட்டத்திற்காக, அவர்கள் இரண்டு வெவ்வேறு வண்ண குவாண்டம் புள்ளிகளைக் கலந்தனர் - அதிக வண்ண செறிவு மற்றும் பிரகாசத்துடன் தொலைக்காட்சி காட்சிகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சிறிய நானோகிரிஸ்டல்கள். ஒரு ஃப்ளோரசன்ஸ் நுண்ணோக்கி மூலம் எடுக்கப்பட்ட படங்கள், உருவான லேட்டிஸ் ஒளியின் மாறுபாடு வரம்புக்கு (அலைநீளம்) கீழே வண்ணத் தூய்மையைப் பராமரிப்பதைக் காட்டியது; இந்தப் பண்பு பல்வேறு காட்சி மற்றும் ஒளியியல் தொடர்பு தொழில்நுட்பங்களில் குறிப்பிடத்தக்க தெளிவுத்திறன் முன்னேற்றத்தை அனுமதிக்கும்.
"பொருட்களை எவ்வாறு உருவாக்க முடியும், அவை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை நாம் மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டும்," என்று கேங் கூறினார். "பொருட்களை மறுவடிவமைப்பு செய்வது அவசியமில்லை; இருக்கும் பொருட்களை புதிய வழிகளில் பேக்கேஜிங் செய்வது அவற்றின் பண்புகளை மேம்படுத்தக்கூடும். சாத்தியமான வகையில், எங்கள் தளம் '3-D பிரிண்டிங் உற்பத்திக்கு அப்பால்' மிகச் சிறிய அளவுகளிலும், அதிக பொருள் வகை மற்றும் வடிவமைக்கப்பட்ட கலவைகளுடனும் பொருட்களைக் கட்டுப்படுத்த உதவும் தொழில்நுட்பமாக இருக்கலாம். வெவ்வேறு பொருள் வகுப்புகளின் விரும்பிய நானோ-பொருள்களிலிருந்து 3-D லேட்டிஸை உருவாக்க அதே அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துவது, இல்லையெனில் பொருந்தாததாகக் கருதப்படும்வற்றை ஒருங்கிணைப்பது, நானோ உற்பத்தியில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும்."
DOE/Brookhaven தேசிய ஆய்வகத்தால் வழங்கப்பட்ட பொருட்கள். குறிப்பு: பாணி மற்றும் நீளத்திற்கு ஏற்ப உள்ளடக்கம் திருத்தப்படலாம்.
சயின்ஸ் டெய்லியின் இலவச மின்னஞ்சல் செய்திமடல்கள் மூலம் சமீபத்திய அறிவியல் செய்திகளைப் பெறுங்கள், தினசரி மற்றும் வாராந்திர புதுப்பிப்புகள். அல்லது உங்கள் RSS ரீடரில் மணிநேர புதுப்பிக்கப்பட்ட செய்தி ஊட்டங்களைப் பார்க்கவும்:
சயின்ஸ் டெய்லி பற்றி உங்கள் கருத்து என்னவென்று சொல்லுங்கள் — நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கருத்துகளை நாங்கள் வரவேற்கிறோம். தளத்தைப் பயன்படுத்துவதில் ஏதேனும் சிக்கல்கள் உள்ளதா? கேள்விகள் உள்ளதா?
இடுகை நேரம்: ஜூலை-04-2022