التحكم في درجة الالتواء في الجسيمات ذات البنية النانوية

15 مارس 2023 (أخبار Nanowerk) تشكل "أربطة القوس" الميكرونية ، التي يتم تجميعها ذاتيًا من الجسيمات النانوية ، مجموعة متنوعة من أشكال الشباك المختلفة التي يمكن التحكم فيها بدقة ، كما أظهر فريق بحث بقيادة جامعة ميشيغان (الطبيعة, "مجموعات نانوية ربطة عنق نشطة ضوئيًا مع تسلسل chirality"). يفتح هذا التطوير الطريق أمام إنتاج المواد التي تتفاعل مع الضوء الملتوي بسهولة ، مما يوفر أدوات جديدة للرؤية الآلية وإنتاج الأدوية. في حين أن البيولوجيا مليئة بالبنى الملتوية مثل الحمض النووي ، والمعروفة باسم الهياكل اللولبية ، فإن درجة الالتواء محصورة - محاولة تغييرها تكسر البنية. الآن ، يمكن للباحثين هندسة درجة الالتواء. مجموعة من ظروف النمو المختلفة ، تمتد من التقلبات اليسرى المصنوعة من السيستين الأيسر فقط إلى الفطائر المسطحة المصنوعة من مزيج 50-50 إلى التقلبات اليمنى المصنوعة فقط من السيستين الأيمن. يمكن أن تكون القدرة على التحكم في درجة الالتواء في مادة ذات بنية متناهية الصغر أداة مفيدة جديدة في الكيمياء ورؤية الآلة. (الصورة: براشانت كومار ، Kotov Lab ، جامعة ميشيغان) يُظهر الرسم موجات ضوئية تقترب من الأربطة المعدنية الملتوية وتدور على شكل ربطة العنق. يمكن أن تكون القدرة على التحكم في درجة الالتواء في مادة ذات بنية متناهية الصغر أداة مفيدة جديدة في الكيمياء ورؤية الآلة. مصدر الصورة: استوديو Ella Maru. يُظهر الرسم موجات ضوئية تقترب من الأربطة المعدنية الملتوية ويتم تدويرها بواسطة شكل ربطة العنق. يمكن أن تكون القدرة على التحكم في درجة الالتواء في مادة ذات بنية متناهية الصغر أداة مفيدة جديدة في الكيمياء ورؤية الآلة. رصيد الصورة: Ella Maru Studio. يمكن لمثل هذه المواد أن تمكن الروبوتات من التنقل بدقة في البيئات البشرية المعقدة. تقوم الهياكل الملتوية بتشفير المعلومات في أشكال موجات الضوء التي تنعكس من السطح ، بدلاً من الترتيب ثنائي الأبعاد للرموز التي تشتمل على معظم العلامات التي يقرأها الإنسان. هذا من شأنه أن يستفيد من جانب من الضوء لا يستطيع البشر استشعاره بالكاد ، والمعروف باسم الاستقطاب. تعكس الهياكل النانوية الملتوية بشكل تفضيلي أنواعًا معينة من الضوء المستقطب دائريًا ، وهو شكل يلتوي أثناء تحركه عبر الفضاء. قال نيكولاس كوتوف ، أستاذ العلوم والهندسة الكيميائية بجامعة إيرفينغ لانجموير ، الذي قاد الدراسة: "إنها تشبه في الأساس رؤية الاستقطاب في القشريات". "إنهم يلتقطون الكثير من المعلومات على الرغم من البيئات المظلمة." يمكن للروبوتات قراءة اللافتات التي تبدو مثل النقاط البيضاء لعين الإنسان ؛ سيتم تشفير المعلومات في مجموعة الترددات المنعكسة ، وضيق الالتواء وما إذا كان الالتواء يسارًا أم يمينًا. يُظهر الرسم موجات ضوئية تقترب من الأربطة المعدنية الملتوية ويتم تدويرها بواسطة شكل ربطة العنق. يمكن أن تكون القدرة على التحكم في درجة الالتواء في مادة ذات بنية متناهية الصغر أداة مفيدة جديدة في الكيمياء ورؤية الآلة. (الصورة: Ella Maru Studio) من خلال تجنب استخدام الضوء الطبيعي والمحيط ، والاعتماد بدلاً من ذلك على الضوء المستقطب دائريًا الناتج عن الروبوت ، تقل احتمالية فقدان الروبوتات أو إساءة تفسيرها ، سواء في البيئات الساطعة أو المظلمة. المواد التي يمكن أن تعكس بشكل انتقائي الضوء الملتوي ، والمعروفة باسم المواد الفوقية اللولبية ، عادة ما يكون من الصعب صنعها - لكن الروابط القوسية ليست كذلك. "في السابق ، كانت الأسطح السطحية اللولبية تصنع بصعوبة كبيرة باستخدام معدات بملايين الدولارات. الآن ، يمكن طباعة هذه الأسطح المعقدة ذات الاستخدامات الجذابة المتعددة مثل الصورة ، "قال كوتوف. قد تساعد الهياكل النانوية الملتوية أيضًا في تهيئة الظروف المناسبة لإنتاج الأدوية اللولبية ، والتي يصعب تصنيعها باستخدام الالتواء الجزيئي الصحيح. "ما لم نشهده في أي أنظمة مراوان من قبل هو أنه يمكننا التحكم في الالتواء من هيكل ملتوي بالكامل باليد اليسرى إلى فطيرة مسطحة إلى هيكل ملتوي بالكامل باليد اليمنى. قال براشانت كومار ، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في UM في الهندسة الكيميائية والمؤلف الأول للدراسة ، "نحن نسمي هذا التسلسل التسلسلي المستمر". اختبر كومار أربطة القوس كنوع من الطلاء ، وخلطها بحمض البولي أكريليك ودهنها بالزجاج والنسيج والبلاستيك ومواد أخرى. أظهرت التجارب باستخدام الليزر أن هذا الطلاء يعكس الضوء الملتوي فقط عندما يتطابق الالتواء في الضوء مع الالتواء في شكل ربطة العنق. ربطة عنق على نطاق ميكرون مع لفات مغلفة حلوى في صورة مجهر إلكتروني ملون. يمكن أن تكون القدرة على التحكم في درجة الالتواء في مادة ذات بنية متناهية الصغر أداة مفيدة جديدة في الكيمياء ورؤية الآلة. (الصورة: براشانت كومار ، Kotov Lab ، جامعة ميشيغان) صُنعت الأربطة عن طريق خلط معدن الكادميوم والسيستين ، وهو جزء من البروتين يأتي في نسخ يسرى ويمينًا ، في ماء ممزوج بالغسول. إذا كان السيستين كله أعسرًا ، فقد تشكلت أربطة القوس اليسرى ، وأنتج السيستين الأيمن أربطة القوس اليمنى - كل منها بلفافة مغلفة بالحلوى. ولكن مع وجود نسب مختلفة من السيستين الأيمن والأيسر ، قام الفريق بعمل لفات متوسطة ، بما في ذلك الفطيرة المسطحة بنسبة 50-50. يبلغ طول نغمة أضيق العلاقات ، وهي أساسًا طول الدوران 360 درجة ، حوالي 4 ميكرون - ضمن نطاق الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء. "نحن لا نعرف فقط التقدم من المقياس الذري وصولًا إلى مقياس الميكرون لعلاقات القوس ، بل لدينا أيضًا نظرية وتجارب توضح لنا القوى الموجهة. من خلال هذا الفهم الأساسي ، يمكنك تصميم مجموعة من الجسيمات الأخرى ، "كما قال Thi Vo ، باحث ما بعد الدكتوراه السابق في UM في الهندسة الكيميائية. عمل مع شارون جلوتزر ، مؤلف مشارك للدراسة ورئيس قسم أنتوني سي ليمبك للهندسة الكيميائية في UM. على عكس الهياكل النانوية اللولبية الأخرى ، والتي يمكن أن تستغرق أيامًا للتجميع الذاتي ، تشكلت روابط القوس في 90 ثانية فقط. أنتج الفريق 5,000 شكل مختلف ضمن نطاق ربطة الانحناءة. درسوا الأشكال بالتفصيل الذري باستخدام الأشعة السينية في مختبر أرجون الوطني قبل تحليل المحاكاة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62589.php