Коллоидные кристаллы получили эффект памяти формы благодаря ДНК

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 ЯчменниковаПодписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.