Ученые обнаружили, что добавление воды позволяет коллоидным кристаллам, связанным между собой ДНК, восстанавливать первоначальную форму после деформации. Это открытие позволит повысить эффективность их использования в химическом и биологическом зондировании, оптике и робототехнике. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Коллоидные кристаллы — это разновидность кристаллов, структурными элементами которых являются коллоидные частицы (коллоиды). В более широком понимании можно сказать, что это наночастицы органических и неорганических веществ. Они являются смесью, в которой одно вещество, состоящее из микроскопически нерастворимых частиц, взвешено во всем другом веществе. Коллоидные системы способны к самосборке, поэтому они активно используются в оптике, биохимии и робототехнике.
В конце XX века ученые из США выяснили, что ДНК можно использовать в качестве связующего материала, своеобразного упорядоченного клея для создания коллоидных кристаллов. Они продолжили свои исследования и недавно сконструировали коллоидные кристаллы, которые связали комплементарными нитями ДНК. Специалисты обнаружили, что обезвоживание сминает кристаллы, разрушая водородные связи ДНК. Но когда специалисты добавили воду, кристаллы вернулись в исходное состояние в течение нескольких секунд.
Это говорит о том, что такие кристаллы могут запоминать изначальную форму. Способность появляется в момент изменения их структуры и недоступна в других типах кристаллов. Новое свойство относится к типу гиперупругости в сочетании с памятью формы и контролируется специфической последовательностью ДНК, соединяющей частицы. Именно она влияет на структуру объекта и сжимаемость. Из-за пластичности кристалл может разрушаться, а затем снова собираться вместе.
В новой работе авторы описывают также новый способ изготовления коллоидных кристаллов гораздо большего размера, чем удавалось ранее. Настолько больших, что их можно увидеть невооруженным глазом. В дополнение к открытию памяти формы эта разработка позволит ученым раскрыть новые способы использования таких кристаллов в качестве силовых и химических детекторов.
«Это замечательные материалы — даже повреждение кожи, которая обладает врожденной способностью к регенерации, оставляет шрамы. В данном случае этого не происходит. Код ДНК в этих кристаллах возвращает их в исходное состояние. Эта способность может помочь в управлении химическими реакциями и создании новых классов выключателей света, где "включено" — это обычный кристалл, а "выключено" — деформированный, срабатывающий при незначительных изменениях потока и силы», — отмечает руководитель исследования профессор Чад А. Миркин.
Автор: Полина Ячменникова
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
