나노기술 및 정책 정보

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시카고 대학교(University of Chicago)와 콜롬비아 대학교(Columbia University) 공동연구팀이 나노 가닥의 특정 영역에 DNA 가닥을 선택적으로 부착하는 새로운 방법을 개발함. DNA 가닥은 나노 입자가 더 복잡한 구조로 어떻게 조립되는지를 지시함. 팀은 이 접근 방식을 사용하여 24 가지 나노 아키텍처를 시연했음. 연구팀은 나노 물질의 표면을 수정하는 새로운 방법을 보여주었음. 이를 통해 복잡한 나노 크기 어셈블리를 프로그래밍하고 만들 수 있음. 이 방법의 다양성은 과학자들이 다양한 크기, 모양 및 성분의 입자가 이러한 어셈블리에서 어떻게 상호 작용하는지 연구하는 데 도움이 될 것임. 이를 통해 연구원들은 새로운 기능을 갖춘 자체 조립 나노 아키텍처를 설계하고 만들 수 있음. 상기 방법은 생성된 나노 큐브를 볼 수 있는 3D 이미지로 생성함. 과학자들은 1990 년대부터 DNA를 사용하여 나노 물질이 더 큰 구조로 어떻게 조립되는지 프로그래밍하는 기술을 연구해왔음. 문제는 나노 입자를 자기 조립시키고 자기 조립 상호 작용의 방향을 프로그래밍 하는 방법을 개발하는 것이었음. 연구자들은 나노 입자 표면의 특정 위치를 DNA로 선택적으로 인코딩함으로써 이러한 제어를 달성함. 이 DNA는 나노 입자 구성 요소가 과학자들이 특정 나노 아키텍처를 위해 설계한 특정 복잡한 구조로 자가 조립되는 방법을 제어함. 이 새로운 연구는 DNA 가닥과 함께 콜로이드 나노 입자를 사용하여 입자가 결합하는 방향을 제어하는 ​​새로운 2 단계 방법을 보여줌. 이를 통해 과학자들은 나노 입자의 분자가 상호 작용하는 방식을 제어하여 특정 방식으로 자체 조립되어 특정 나노 입자 구조를 생성하는 나노 입자를 생성할 수 있음. 연구팀은 크기, 모양 및 구성이 다른 입자를 사용한 나노 조립체의 3D 구조적 특성화를 위해 투과 전자 현미경 (TEM)에서 단층 복원을 사용함. TEM 이미지는 생성된 나노 큐브의 3D 회전을 보는 데 사용될 수 있음. 관찰된 선택적 및 방향적 결합 모드는 최종적으로 만들어진 나노 입자 구조를 보여줌. 이러한 복잡한 아키텍처는 다른 접근 방식으로는 달성하기 어려움. 이 연구는 DOE 과학 사용자 시설의 기능성 나노 재료 센터에서 수행되었음.

본 연구 성과는 ‘Nature Materials’ ("Regioselective surface encoding of nanoparticles for programmable self-assembly") 지에 게재됨