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Nanopartículas

Crean nuevo Material con Nanopartículas

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NANOPARTÍCULAS DE ORO

Logran utilizar la nanotecnología de ADN para crear materiales basados ​​en nanopartículas de 1,000 a 10,000 veces más pequeños que el grosor de un cabello humano. En el estudio publicado por Science Advances, el profesor de ingeniería química y de física aplicada de los materiales Oleg Gang nos dice:

“Estos materiales basados ​​en nanopartículas son tan resistentes que podrían volar en el espacio. Pudimos hacer la transición de arquitecturas de nanopartículas de ADN en 3D del estado líquido, y de ser un material flexible, al estado sólido, donde la sílice (un sólido vítreo, incoloro o blanco e insoluble en agua) refuerza los puntales del ADN. Este nuevo material mantiene completamente su arquitectura de marco original de celosía de nanopartículas de ADN (Celosía: Estructura de barras o listones que se cruzan en diagonal y que se coloca para separar espacios con la misma finalidad), esencialmente creando una réplica inorgánica en 3D. Esto nos permitió explorar, por primera vez, cómo estos nanomateriales pueden combatir las duras condiciones, cómo se forman y cuáles son sus propiedades”.

“Nuestro análisis de la aplicabilidad de estas estructuras para acoplarlas con las técnicas tradicionales de nanofabricación, demuestra una plataforma verdaderamente robusta para generar nanomateriales resilientes (materiales capaces de adaptarse a situaciones adversas con resultados positivos) a través de enfoques basados ​​en ADN para descubrir sus nuevas propiedades”.

“Este es un gran paso adelante, ya que estas propiedades específicas significan que podemos usar nuestro ensamblaje de nanomateriales 3D y aún acceder a la gama completa de pasos de procesamiento de materiales convencionales. Esta integración de métodos de nanofabricación novedosos y convencionales, es necesaria para lograr avances en mecánica, electrónica, plasmónica, fotónica, superconductividad y materiales energéticos ”.

Las computadoras se han fabricado con silicio (segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del Oxigeno) durante más de 40 años. Se necesitaron cuatro décadas para reducir la fabricación aproximadamente de 10 nm (10 nanómetros de silicio) para estructuras y dispositivos planos. Ahora podemos hacer y ensamblar nanoobjetos en un tubo de ensayo en un par de horas sin herramientas costosas; pudiendo orquestar ocho mil millones de conexiones en un sólo entramado para autoensamblarlas a través de procesos a nanoescala que podemos diseñarCada conexión puede ser un transistor, sensor o emisor óptico; cada uno puede ser un bit de datos almacenados. Si bien la ley de Moore se está desacelerando, la capacidad de programación de los enfoques de ensamblaje de ADN, está ahí para ayudarnos a resolver problemas en materiales novedosos y nanofabricación. Si bien esto ha sido un gran desafío para los métodos actuales, es de enorme importancia para las tecnologías emergentes”.

El estudiante del grupo de doctorado de Gang, Aaron Michelson afirma que:

“El ADN en tales redes, adquiere las propiedades de la sílice y cuando se vuelve estable en el aire, se puede secar y permitir el análisis a nanoescala 3D del material, por primera vez, en el espacio real. Además, la sílice proporciona resistencia y estabilidad química, es de bajo costo y puede modificarse según sea necesario; es un material conveniente”.

El estudio se titula «Arquitecturas ordenadas tridimensionales resistentes ensambladas a partir de nanopartículas por ADN».

Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York.

ACERCA DEL ESTUDIO

Los autores son: Pawel W. Majewski 1,2, Aaron Michelson 3, Marco AL Cordeiro 1, Cheng Tian 1, Chunli Ma 1, Kim Kisslinger 1, Ye Tian 1, Wenyan Liu 1, Eric A. Stach 3, Kevin G. Yager 1, Oleg Gang 1, 3, 5

  1. Centro de Nanomateriales Funcionales, Laboratorio Nacional de Brookhaven
  2. Departamento de Química, Universidad de Varsovia, Polonia
  3. Departamento de Física Aplicada y Matemáticas Aplicadas, Universidad de Columbia
  4. Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de Pennsylvania
  5. Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Columbia

El estudio fue apoyado por el Departamento de Defensa de los EE. UU. Oficina de Investigación del Ejército, W911NF-19-1-0395. Esta investigación utilizó recursos del Centro de Nanomateriales Funcionales y la Fuente de Luz Nacional Sincrotrón II, que son Instalaciones de la Oficina de Ciencias del DOE de EE. UU. En el Laboratorio Nacional de Brookhaven con el Contrato No. DE-SC0012704. El trabajo de diseño de ADN fue apoyado por la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU. Subvención DE-SC0008772.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.