Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST) tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST)

DNT-nin yalnız genetik məlumatı saxlayan bir molekul olduğu fikri şübhə altına alınır. KAIST tədqiqatçıları genetik məlumatı təşkil edən A, T, G və C ardıcıllıqlarını – DNT ardıcıllığını dizayn etməklə katalizatorların ətrafındakı kimyəvi mühiti nanometr miqyasında idarə edən bir texnologiya hazırlayıblar. Komanda, kompüter proqramı yazmaq kimi DNT dizayn etməklə hidrogen istehsalının səmərəliliyini artıra və istənilən kimyəvi məhsulların məhsuldarlığını artıra bilən yeni bir katalizator platforması təqdim edib.

Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Departamentinin professoru Cimin Parkın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu, 1-100 nm ölçülü ultra incə qızıl hissəciklərinin – qızıl nanopartikullarının səthini tək zəncirli DNT ilə örtməklə katalizatorların ətrafındakı mikroskopik kimyəvi mühiti dəqiq şəkildə idarə edən əsas texnologiya hazırlayıb. Bu, istənilən uzunluq və quruluşla dizayn edilə bilən və reaksiya mühitini idarə etmək üçün nano örtük materialı kimi xidmət edən tək zəncirli DNT molekuludur. Məqalə Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalında dərc olunub .

Kimyəvi reaksiyaları idarə etmək üçün elektrik enerjisindən istifadə edən və hidrogen istehsalı və ya ekoloji cəhətdən təmiz kimyəvi maddələrin istehsalı üçün istifadə edilən elektrokimyəvi reaksiyalarda performans yalnız katalizatorun özü ilə deyil, həm də katalizator ətrafındakı yerli reaksiya mühiti, məsələn, turşuluq (pH) və ion paylanması ilə müəyyən edilir. Bununla belə, ənənəvi yanaşmalar xüsusi polimer örtük materiallarına — uzun molekulyar zəncirlərdən hazırlanmış plastikə bənzər materiallara — əsaslanırdı və nanometr miqyasında daxili strukturların dəqiq dizaynında məhdudiyyətlərlə üzləşmişdir.

Bu problemi həll etmək üçün tədqiqat qrupu tək zəncirli DNT-yə diqqət yetirdi. DNT mənfi yük daşıyır, yəni ətrafdakı ionların – elektrik yüklü atomların və ya molekulların – hərəkətinə təsir göstərə bilir və uzunluğu və əsas ardıcıllığının sərbəst şəkildə dizayn edilə bilməsi üstünlüyünə malikdir.Kredit: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c02995

DNT reaksiyaları necə formalaşdırır

Xüsusilə, əsas ardıcıllığın dəyişdirilməsi DNT-nin daxili şəbəkə strukturunun dəqiq idarə olunmasına imkan verir və bu da katalizator səthində xüsusi hazırlanmış nano-örtük təbəqəsi yaratmağa imkan verir.

Tədqiqat qrupu müxtəlif əsas ardıcıllıqları olan DNT-ni qızıl nanopartikullarının səthinə yapışdırdı və elektrokimyəvi reaksiyaları təhlil etdi. Nəticədə, onlar katalizatorun performansını təyin edən əsas amilin sadəcə örtük təbəqəsinin qalınlığı deyil, həm də DNT əsas ardıcıllığına uyğun olaraq əmələ gələn daxili şəbəkə quruluşu olduğunu aşkar etdilər.

Bu o deməkdir ki, hətta eyni qalınlıqdakı örtük təbəqələri belə, daxili DNT strukturunun necə təşkil olunmasından asılı olaraq, reaksiyalar üçün lazım olan ionların hərəkəti üçün fərqli yollar yarada bilər. Bu, yolların eyni eni olduqda belə, yol şəbəkəsinin necə dizayn edilməsindən asılı olaraq nəqliyyat axınının dəyişməsi ilə eyni prinsipdir.

Komanda həmçinin reaksiya prosesini müşahidə etmək üçün molekulların kimyəvi vəziyyətini real vaxt rejimində təhlil etmək üçün lazerlərdən istifadə edən real vaxt səthi gücləndirilmiş Raman spektroskopiyasından istifadə etdi.

Bununla onlar birbaşa təsdiqlədilər ki, DNT təbəqəsi hidroksid ionlarının (OH⁻) hərəkətini tənzimləyərək və katalizator ətrafındakı yerli pH-ı dəyişdirərək iki materialın qovuşduğu sərhəddə xüsusi bir funksiya yerinə yetirən bir təbəqə kimi fəaliyyət göstərir.

Sadə dillə desək, DNT təbəqəsi katalizator ətrafında “trafik idarəetmə mərkəzi” kimi fəaliyyət göstərir və ionların hərəkətini istiqamətləndirir. Bu, bəzi ionların daha sürətli hərəkət etməsinə kömək edir, digərlərinin hərəkətini məhdudlaşdırır və bununla da reaksiya mühitini istənilən istiqamətdə dəyişir.

Tədqiqatçılar bu prosesi real vaxt rejimində müşahidə etməklə DNT-nin sadəcə qoruyucu bir təbəqə deyil, həm də reaksiya mühitini aktiv şəkildə tənzimlədiyini sübut etdilər.

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 .

Katalizator platformasının sınaqdan keçirilməsi

Komanda bu texnologiyanı hidrogenin ayrılması reaksiyasına və biodizel istehsalının əlavə məhsulu olan qliserolu yüksək dəyərli kimyəvi maddələrə çevirən qliserol oksidləşmə reaksiyasına tətbiq etdi.

Nəticədə, hidrogen istehsalının səmərəliliyi DNT əsas ardıcıllığından asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi və kosmetika və əczaçılıqda istifadə olunan bir material olan qliserat üçün selektivlik – əmələ gələn müəyyən bir məhsulun nisbəti də yaxşılaşdı.

Bu o deməkdir ki, istənilən reaksiya nəticələrinə mürəkkəb yeni katalizator strukturları yaratmadan sadəcə DNT ardıcıllığını tənzimləməklə nail olmaq olar.

Professor Park dedi: “Bu tədqiqat göstərir ki, DNT genetik məlumat saxlama mühiti kimi deyil, elektrokimyəvi reaksiyaları idarə edən dəqiq bir nanomaterial kimi istifadə edilə bilər. Katalizator səthlərində turşuluğu və ion hərəkətini idarə etmək üçün DNT ardıcıllıqlarını dizayn etməklə, bu texnologiyanın hidrogen istehsalı və biokütlə çevrilməsi də daxil olmaqla, karbon neytral texnologiyalarda geniş tətbiq olunacağını gözləyirik.”

Nəşr detalları

Sang Yeon Oh və digərləri, Elektrokatalitik İnterfeyslərdə Nanomiqyaslı pH-ın Modulyatorları Kimi Proqramlaşdırıla Bilən Tək Zəncirli DNT Layları, Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c02995

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı 

Əsas anlayışlar

Bioloji materiallarBiomolekullarNanostrukturlar

Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST) tərəfindən təmin edilir