Krystal Kasal tərəfindən , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

DNT-origami nanosevərinin mexaniki dizaynını, menteşəyə bənzər arxitekturasını və konformasiya keçid hərəkətini göstərən vizual görüntüləri. Şəkil faylları strukturun perspektiv və yuxarıdan aşağıya baxışını təmin edir, videolar isə mexaniki cəhətdən sabit vəziyyətləri arasında keçidin seçilmiş bucaqlarını və trayektoriyalarını göstərir. Müəllif: Florian Rothfisher, Münhen Texniki Universiteti

Alimlər DNT “origami”sindən istifadə edərək nanoskallı açar hazırlayıblar. Makroskallı mexaniki açarlardan ilhamlanan cihaz, əvvəlki versiyaların tələb etdiyi davamlı məcburetmə mexanizmi olmadan uzunmüddətli funksionallığa nail olmaqla yanaşı, sürətli keçid qabiliyyətini də qoruyur. Məqalə Science Robotics jurnalında dərc olunub .

DNT kiçik maşınlar üçün tikinti blokları kimi

Bu, alimlərin DNT-ni tikinti materialı kimi istifadə etdiyi ilk hal deyil. DNT origami — tək zəncirli DNT iskelesini qısa DNT zəncirlərindən istifadə edərək dəqiq 2D və ya 3D formalara qatlayan bir texnika — xüsusi nanomaşınlar yaratmaq üçün bir yol təqdim edir. Dərman çatdırılmasından elektriklə işləyən cihazlara qədər hər şeydə istifadə edilmişdir. Lakin, elektriklə işləyən cihazlarda bir çox əvvəlki dizaynlar sürət, sabitlik və davamlılıq arasında güzəştlə üzləşmişdir.

Xüsusilə, tədqiqatçılar makroskopik analoqları kimi hərəkət edən nanoskal açarlar yaratmaqda maraqlı olublar. İndiyə qədər DNT əsaslı nanoskalatorlar üzərində aparılan cəhdlərdə ya davamlı məcburiyyət olmadan uzunmüddətli sabitlik, ya millisaniyəlik keçid, ya da yüksək dövrə davamlılığı olmayıb. Əvvəlki cihazların çoxu DNT “kilidlərinə” əsaslanırdı, lakin bunlar yavaş və ya təbii nanoskal istilik hərəkətlərindən spontan ayrılmağa meylli idi.

Yeni tədqiqatın müəllifləri yazırlar ki, “Bu strukturlar, məsələn, keçid mexanizmləri, iki konfiqurasiyanın hər hansı birində və aralarındakı keçiddə yalnız kifayət qədər xarici qüvvə tətbiq edildikdə sabit qalır. Makroskopik miqyasda istifadə edilənlərə bənzər nanoskal bistabil açarların dizaynı xüsusi bir çətinlik yaradır: Onlar istilik səs-küyü olduqda hər iki vəziyyətdə yüksək sabitlik nümayiş etdirməli, eyni zamanda xarici nəzarətə cavabdeh qalmalı və bütövlüyündən ödün vermədən təkrarlanan keçidlərə imkan verməlidirlər.”

İkiqat sabit DNT origami açarı

Komanda, elektrik sahəsi tətbiq edildikdə iki konfiqurasiya arasında keçid edə bilən DNT origami açarı dizayn etməklə çətinliyin öhdəsindən gəldi. Cihaz, baza lövhəsinə və bir-birinə menteşələrlə birləşdirilmiş iki sərt rotor qolundan ibarətdir. Elektrik sahəsi tətbiq edildikdə, daha uzun uzatma qolu keçid mexanizmini məcbur edir.DNT origamidən hazırlanmış mexaniki açar. (A) Makrodünyadan ilham: Yüksək davamlı bistable toka. (B) Bistable açarın fiziki prinsipi: Kifayət qədər böyük bir enerji baryeri iki vəziyyəti ayırır. Enerji baryeri yalnız istədiyiniz giriş siqnalı ilə aradan qaldırıla bilər. (C) DNT origami ilə tətbiq. Kredit: Florian Rothfisher, Münhen Texniki Universiteti.

Elektrik sahəsi tətbiq edildikdən sonra keçid millisaniyəlik zaman miqyasında baş verir. Tədqiqatçılar açarın niyə bir vəziyyətdə qalıb öz-özünə fırlanmadığını müəyyən etmək üçün tək molekullu izləmə metodundan istifadə etdilər. Onlar açarın elektrik sahəsinin qüvvəsini tələb edən və əks halda onu yerində saxlayan böyük bir enerji baryerinə malik ikiqat quyulu enerji mənzərəsinə malik olduğunu aşkar etdilər.

Təsirli dözümlülük və potensial

Əhəmiyyətli olan odur ki, yeni açar hər iki vəziyyətdə yüksək sabitlik və sürətli keçid ilə yanaşı yüksək dözümlülük nümayiş etdirdi və əvvəlki cəhdlərin məhdudiyyətlərini aradan qaldırdı. Sınaqdan keçirildikdə, komanda fərdi cihazların saatlarla yüz minlərlə keçid dövrü həyata keçirə biləcəyini və bəzilərinin günlərlə işləyə biləcəyini aşkar etdi. Lakin, ansambl performansı heterojen idi, yəni bəzi cihazlar daha əvvəl sıradan çıxdı, daha kiçik bir hissəsi isə daha uzun müddət ərzində olduqca yaxşı işlədi.

“Daha sonra hər zaman nöqtəsində qalan aktiv hissəciklərin səmərəliliyini ölçdük və 30% orta səmərəlilik və ya 80% maksimum səmərəlilik meyarına uyğun olaraq neçə hissəciyin hələ də işlədiyini müəyyən etdik. Xüsusilə, ilkin ölçmədən 24 saat sonra, davamlı olaraq aktivləşdirilən 8 saat ərzində 364 hissəcik hələ də 30% orta səmərəlilik həddini, 105 hissəcik isə 80% maksimum səmərəlilik həddini keçdi.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Tədqiqat müəllifləri izah edirlər ki, təcrübənin başlamasından 7 gün, yəni 168 saat sonra rəqəmlər azaldı, lakin 33 və 2 hissəcik müvafiq olaraq orta və maksimum səmərəlilik meyarlarına uyğun olaraq keçid aktivliyi göstərdi.

Tədqiqatçılar daha sonra cihazın tətbiqlərini nümayiş etdirdilər. Onlar cihazı polyarizasiyadan asılı optik modulyatora çevirmək üçün qızılı nanoçubuq əlavə etdilər və əsasən plazmonik səpələnmə ilə oxunan nanoskal “işıq açarı” kimi çıxış etdilər.Ling qolu olan və olmayan ikiqat stabil açarın TEM şəkilləri. Müəllif: Florian Rothfisher, Münhen Texniki Universiteti

Onlar deyirlər ki, bu, cihazın sabitliyini və yorğunluğunu araşdırmağa kömək edib və fərdi açarların bir neçə gün ərzində yüz minlərlə geri çevrilə bilən keçiddən keçə biləcəyini aşkar edib. Onlar həmçinin göstəriblər ki, açarın vəziyyət keçidi dok yerlərinin əlçatanlığını mexaniki şəkildə bağlamaqla iskele üzərində DNT bağlanma reaksiyasının kinetikasını tənzimləmək üçün istifadə edilə bilər.

Cihazın tətbiqlərdə effektiv şəkildə istifadə edilməsi üçün hələ görüləsi işlər olsa da, bir çox müxtəlif sahələrdə potensial mövcuddur. Komanda təklif edir ki, o, biokimyəvi reaksiyaların idarə olunmasında, molekulyar məlumatların emalında, nanoskal yaddaşda, nanofotonikada və ya plazmonikada, yaxud elektriklə idarə olunan reaksiyaların tənzimlənməsində istifadə edilə bilər.

Tədqiqat müəllifləri yazırlar ki, “Biz kollektiv şəkildə işləyən və aktiv, molekulyar olaraq dəyişdirilə bilən səthlərə səbəb olan bistabil açarlar massivlərini təsəvvür edirik. Tək addımlı idarəetmədən başqa, elektromexaniki açarlar massivləri məntiq əməliyyatları, informasiya emalı və aşağı axın proseslərinin selektiv qapılanmasına qadir olan daha mürəkkəb kommutasiya şəbəkələri yaratmaq üçün birləşdirilə bilər. Dəqiq yerləşdirmə və uyğunlaşdırma üçün elektron şüa litoqrafiyası kimi nanoskal istehsal üsulları ilə inteqrasiya, daha böyük yığıncaqlarda orkestrləşdirilmiş cavabları dəstəkləyən iyerarxik işə salma xətləri, dövrələr və naxışlı aktiv səthlərə imkan verə bilər.”

Müəllifimiz Krystal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Florian Rothfisher və digərləri, Funksional nanoskallı idarəetmə üçün yüksək davamlılıqlı DNT origami açarı, Science Robotics (2026). DOI: 10.1126/scirobotics.aec7796

Jurnal məlumatları: Elmi Robototexnika