Lena Jauernig, Stuttgart Universiteti

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriDNT moir super şəbəkələrinin tikinti blokları. Kredit: Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01976-3

Tədqiqatçılar qabaqcıl DNT nanotexnologiyasından istifadə edərək nanometr miqyasında yeni muare materialları yaradırlar. DNT moire superlattices iki dövri DNT qəfəsləri yüngül fırlanma bükülmə və ya mövqe ofset ilə örtüldükdə əmələ gəlir. Bu, tamamilə fərqli fiziki xüsusiyyətlərə malik yeni, daha böyük müdaxilə nümunəsi yaradır.

Ştutqart Universiteti və Maks Plank Bərk Cisim Tədqiqatları İnstitutunun tədqiqatçıları tərəfindən hazırlanmış yeni yanaşma təkcə bu super şəbəkələrin kompleks qurulmasını asanlaşdırmır; o, həmçinin nanoölçülüdə tamamilə yeni dizayn imkanlarını açır. Tədqiqat Nature Nanotechnology jurnalında dərc olunub .

Moire superlattices müasir qatılaşdırılmış maddə və fotonik tədqiqat mərkəzi oldu. Bununla belə, bu cür strukturların həyata keçirilməsi adətən yüksək nəzarət edilən şəraitdə əvvəlcədən hazırlanmış təbəqələrin dəqiq hizalanması və köçürülməsi daxil olmaqla, incə və zəhmətli istehsal mərhələlərini əhatə edir. Ştutqart Universitetinin 2-ci Fizika İnstitutunun direktoru professor Laura Na Liu deyir: “Bizim yanaşmamız moir super şəbəkələri yaratmaq üçün ənənəvi məhdudiyyətləri aşır.

Moire superlattices tikintisi üçün yeni paradiqma

Prof. Liu izah edir: “İki ölçülü materialların mexaniki yığılmasına və bükülməsinə əsaslanan ənənəvi üsullardan fərqli olaraq, platformamız aşağıdan yuxarıya yığılma prosesindən istifadə edir”. Montaj prosesi daha böyük, nizamlı strukturlar yaratmaq üçün fərdi DNT zəncirlərinin bağlanmasına aiddir. O, özünü təşkil etməyə əsaslanır : DNT zəncirləri xarici müdaxilə olmadan, yalnız molekulyar qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə birləşir. Stuttgart tədqiqat qrupu bu xüsusi xüsusiyyətdən istifadə edir.

“Biz fövqəladə şəbəkənin həndəsi parametrlərini – məsələn, fırlanma bucağı, alt şəbəkə aralığı və şəbəkə simmetriyası – birbaşa nüvələşmə toxumu kimi tanınan ilkin strukturun molekulyar dizaynına kodlaşdırırıq. Sonra bütün arxitekturanın nanometr dəqiqliyi ilə öz-özünə yığılmasına icazə veririk.”

Toxum, 2D DNT qəfəslərinin iyerarxik böyüməsini dəqiq bükülmüş ikiqat və ya üçqatlara yönləndirən struktur plan kimi çıxış edir, bunların hamısı bir həll fazasının montaj mərhələsi çərçivəsində əldə edilir.

Kəşf edilməmiş ərazinin tədqiqi: Aralıq nanometr miqyasında Moire strukturları

Atom (anqstrom) və fotonik (submikron) miqyasda moir super şəbəkələri geniş şəkildə tədqiq edilsə də, həm molekulyar proqramlaşdırıla bilən, həm də maddi funksionallığın birləşdiyi aralıq nanometr rejimi əsasən əlçatmaz olaraq qalmışdır. Stuttgart tədqiqatçıları hazırkı araşdırmaları ilə bu boşluğu bağladılar. Komanda iki güclü DNT nanotexnikasını birləşdirir: DNT origami və tək zəncirli kafel (SST) montajı.

Tədqiqatçılar bu hibrid strategiyadan istifadə edərək, kvadrat, kaqome və pətək daxil olmaqla, tənzimlənə bilən burulma bucaqlarını və müxtəlif qəfəs simmetriyalarını özündə əks etdirən vahid hüceyrə ölçüləri 2,2 nanometr kimi kiçik olan mikrometr miqyaslı super şəbəkələr qurdular. Onlar həmçinin bükülmə bucağı və buna görə də muare dövriliyi struktur boyunca davamlı olaraq dəyişən qradient moir super şəbəkələrini nümayiş etdirdilər.

Maks Plank Bərk Cisim Tədqiqatları İnstitutundan həmmüəllif Prof. Peter A. van Aken qeyd edir: “Bu super şəbəkələr ötürücü elektron mikroskopiyası altında yaxşı müəyyən edilmiş muare modellərini aşkar edir və müşahidə edilən bükülmə bucaqları DNT origami toxumunda kodlananlara yaxından uyğun gəlir”.

Tədqiqat həmçinin moire superlattices üçün yeni böyümə prosesini təqdim edir. Proses, DNT toxumunda SST-ləri dəqiq bir şəkildə bağlamaq və onların təbəqələrarası hizalanmasını istiqamətləndirmək üçün molekulyar “qarmaqlar” kimi çıxış edən məkan olaraq müəyyən edilmiş tutma zəncirləri ilə başlayır. Bu, dəqiq uyğunlaşdırılmış SST alt qəfəsləri ilə bükülmüş ikiqatlı və ya üçqatlıların idarə olunan formalaşmasına imkan verir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Molekulyar mühəndislik, nanofotonika, spintronika və materialşünaslıq üzrə geniş təsirlər

Onların yüksək məkan ayırdetmə qabiliyyəti , dəqiq ünvanlılığı və proqramlaşdırıla bilən simmetriyası yeni moir super şəbəkələrinə tədqiqat və texnologiyada müxtəlif tətbiqlər üçün əhəmiyyətli potensial verir. Məsələn, onlar flüoresan molekullar, metal nanohissəciklər və ya fərdiləşdirilmiş 2D və 3D arxitekturalarında yarımkeçiricilər kimi nanoölçülü komponentlər üçün ideal quruluşdur.

Kimyəvi cəhətdən sərt çərçivələrə çevrildikdə, bu qəfəslər fononik kristallar və ya tənzimlənən vibrasiya reaksiyaları olan mexaniki metamateriallar kimi istifadə edilə bilər. Onların məkan qradiyenti dizaynı həmçinin transformasiya optikası və gradient indeksli fotonik cihazlar üçün imkanlar açır ki, burada moir dövriliyi idarə olunan trayektoriyalar boyunca işığı və ya səsi idarə edə bilər.

Xüsusilə perspektivli tətbiqlərdən biri spin-selektiv elektron daşınmasıdır. DNT-nin fırlanma filtri kimi fəaliyyət göstərdiyi göstərildi və müəyyən edilmiş moir simmetriyaları olan bu yaxşı nizamlanmış super şəbəkələr yüksək proqramlaşdırıla bilən şəraitdə topoloji spin nəqli hadisələrini araşdırmaq üçün platforma rolunu oynaya bilər.

Professor Liu deyir: “Bu, kvant materiallarını təqlid etmək deyil”. “Bu, dizayn məkanının genişləndirilməsi və birbaşa molekulların içərisinə daxil edilmiş həndəsi nəzarət ilə aşağıdan yuxarı strukturlaşdırılmış maddənin yeni növlərini qurmağı mümkün etməkdən ibarətdir”.

Daha çox məlumat: Xinxin Jing et al, DNA moiré superlattices, Nature Nanotexnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01976-3 . www.nature.com/articles/s41565-025-01976-3

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası 

Stuttgart Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir