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  • 的晶体是如何形成在一个平面上,如图所示在该电子显微镜图像的过程中,已经难以详细研究直到现在。

    的晶体是如何形成在一个平面上,如图所示在该电子显微镜图像的过程中,已经难以详细研究直到现在。

    罗伯特·麦克法兰提供图片

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技术揭示了晶体上表面是如何形成的

的晶体是如何形成在一个平面上,如图所示在该电子显微镜图像的过程中,已经难以详细研究直到现在。

基于DNA的自组装系统阐明了用于半导体和纳米技术的基本过程。


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结晶,在该原子或分子在有序阵列中一样形成士兵排队的过程中,是许多定义现代生活中,包括微芯片和太阳能电池中的硅的材料的基础。但而对于晶体许多有用的应用涉及其在固体表面上的增长(而不是在溶液中),出现了良好的工具的缺乏为研究这种类型的增长。

如今,一个研究小组在澳门太阳城最新网站和德雷珀的发现了一种重现晶体在表面上生长,但在更大的规模,使过程更容易研究和分析。这种新方法是在一份文件中描述的杂志 自然材料由罗伯特·麦克法兰和莱昂纳多·戴维·卡特在德雷珀zomberg在澳门太阳城最新网站,和黛安娜·刘易斯博士'19和。

而不是组装从实际原子这些晶体中,关键是使该过程易于观察和量化是利用“可编程原子当量”或佩斯的,麦克法兰解释。这个作品是因为原子排队进入晶格的方式完全是几何的问题,并且不依赖于特定的化学或其成分的电子特性。

该小组采用的金球形纳米粒子,涂覆有遗传改造的DNA的特别选择的单链,从而粒子的大致外观 koosh球。单个DNA链有紧密依附到相应倒数股线,以形成经典的双螺旋的固有特性,所以这种配置提供了获得颗粒赞同在精确地以期望的方式的一个正确的方式。

“如果我把DNA的非常密集刷上的颗粒,这将让尽可能多的债券与许多最近的邻居,因为它可以,”麦克法兰说。 “如果你适当地设计一切,正确地处理它,就会形成有序的晶体结构。”而这个过程已经知道了有些年头了,这项工作是第一个采用这一原则来研究晶体的表面上生长。

“了解如何晶体从表面向上生长是有很多不同的领域非常重要,”他说。半导体工业中,例如,是基于大单晶或必须以很高的精度来控制多晶材料的生长,但该方法的细节是难以研究。这就是为什么使用超大类似物如佩斯可这样的好处的。

在佩斯,他说,“结晶完全相同的途径是分子和原子做。所以他们是理解的结晶是如何发生的一个非常好的代理系统。”与此系统中,DNA听写的性质如何颗粒组装和3D配置他们在结束。

他们设计的系统,使得晶体成核和生长从一个表面开始与“通过调整颗粒之间的相互作用两者,并且颗粒和包被DNA的表面之间,我们可以支配的大小,形状,取向和程度在晶体中各向异性(定向性)的,”麦克法兰说。

“通过了解,这是通过以实际上形成这些晶体去的过程中,我们有可能用它来了解通用的结晶过程,”他补充道。

他解释,不仅是大约比实际原子那些大100倍得到的晶体结构,但它们的形成工艺也慢得多。结合使过程更容易详细分析。表征仅表现它们的最终状态,例如晶体结构的早期方法,从而错过在形成过程中的复杂性。

“我可以改变的DNA序列。我可以改变在颗粒的DNA链的数量。我可以改变颗粒的大小和我可以调整每个这些单个把手独立地的,”麦克法兰说。 “所以,如果我想能够说,好,我推测,这种特殊的结构可能在这些条件下受到青睐,如果我调整这样的能量学,这是一个更容易的系统研究与佩斯比将它与原子本身“。

该系统是非常有效的,他说,但以这样的方式,允许用于连接到粒子修饰的DNA链可以是相当昂贵。作为下一个步骤,所述实验室麦克法兰还开发基于聚合物的积木,显示在复制这些相同的结晶过程和材料的承诺,但也可以在一个多克规模廉价地制造。

该工作是由科研空军办公室资助,由布店奖学金和国家科学基金会支持,并在澳门太阳城最新网站所用的材料技术实验室的设施。


话题: 研究, DMSE, 材料科学与工程, 工程学院, 纳米科学和纳米技术

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