Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nadějným přístupem k nanotechnologiím bylo už řadu let vytváření přesně definovaných struktur pomocí DNA. Ta se kvůli párování komplementárních bází může skládat nejen do dvojšroubovice, ale i do podoby nejrůznějších mnohoúhelníků, kostek a podobných tvarů. Navíc dokáže tímto způsobem k sobě přitáhnout i další navázané atomy/molekuly. Výsledkem jsou pak i značně složité struktury, které se na základě přesného návrhu seskládají samy, aniž bychom museli používat nějakých „nanopinzet“ (hroty mikroskopů apod.).
Itai Cohen a Paul McEuen z Cornell Universitya jejich kolegové si vypůjčili tuto myšlenku, ale jako sílu, která bude více částí struktury skládat k sobě, zvolili namísto vodíkových můstků magnetismus. Magnety se nejen přitahují, ale i odpuzují, mohou mít různou sílu i orientaci, navíc tyto vazby nejsou příliš narušovány změnou teploty. Oproti DNA je tak množství různých konfigurací mnohem větší. Autoři studie si svůj přístup vyzkoušeli na tvorbě prozatím velkých (řádově centimetrových) akrylových panelů, z nichž každý obsahoval čtyři miniaturní magnety uspořádané do čtverce. Ovládáním dipólů těchto magnetů šlo pak vytvořit různé systémy typu klíč-zámek pro propojování destiček. Výzkumníci navíc destičky přilepili na ohebnou a pružnou pásku z plastu PET (polyethylentereftalát), což dále zvýšilo množství možných struktur.
Cílem je samozřejmě další miniaturizace a aplikace těchto postupů v nanoměřítku. Metoda by měla být využitelné k výrobě statických struktur typu metamateriálů, tak i různých pohyblivých nanostrojků, třeba opticky aktivních aktuátorů. Autoři studie uvádějí, že je obecně zajímají způsoby, jak převádět informaci do struktury (tj. signál vyvolá změnu tvaru). Větší inspirací než DNA by zde možná mohla být RNA, která v sobě kombinuje datové médium i aktivního činitele (může mít vlastnosti enzymu apod.) a má značnou tvarovou variabilitu. Magnety se využívají i v technologiích pro ukládání dat, nový výzkum se tudíž může protnout i s vývojem těchto technologií.
Ran Niu et al, Magnetic handshake materials as a scale-invariant platform for programmed self-assembly, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1910332116
Zdroj: Cornell University/Phys.org a další
