por Lisa Grossman
Às vezes, uma cópia pode superar o original. Átomos de imitação feitos de esferas de poliestireno microscópicos estão unidos um com o outro usando os mesmos tridimensionais geometrias encontradas em moléculas reais.Estes átomos substitutos poderiam um dia ser usadas para construir novos materiais como semicondutores que carregam a luz em vez de eletricidade.
A forma como os átomos reais vincular-se para formar moléculas é regido pela mecânica quântica, que determina como os elétrons de um átomo ultraperiféricas organizar-se. Este acordo determina o número de ligações as formas atômicas - e sua geometria relativa. Por exemplo, o carbono, com quatro electrões exteriores, pode ligar a quatro átomos de hidrogénio para formar metano tetraédrico, ou a dois átomos de oxigénio, formando dióxido de carbono linear.
Simulando este processo é difícil, porque os átomos de aluguel devem ficar juntos usando apenas certas geometrias. Anteriormente o feito havia sido feito em duas dimensões, quando os pesquisadores partículas revestidos em cadeias de DNA complementar e tenho-os a ligar em camadas como as pessoas no interior de um cristal .
Agora, uma equipe liderada por David Pinho da Universidade de Nova York alcançou-lo em 3D. Para os seus átomos, a equipe usou microesferas de poliestireno - ou 540 ou 850 nanômetros de diâmetro, mais de 2000 vezes maior do que os átomos reais - revestidas de uma substância que se liga ao DNA. Os pesquisadores forçaram estes a ficar juntos, formando grupos de entre dois e sete esferas ( ver fotos ). Em seguida, encheram as lacunas entre as microesferas com estireno líquido, que não foi revestido com o ligante de DNA. O estireno expandidos e solidificado em esferas de diferentes tamanhos, cada um com colinas acidentadas - as porções expostas da microesferas. Quando o DNA foi adicionado, ele liga-se apenas para as colinas, transformando-os em regiões que poderiam se ligar a microesferas revestidas de DNA complementar.
A colocação destas regiões depende da quantidade de microesferas, dando os objectos resultantes da geometria de ligação igual átomos reais. Por exemplo, bolas feitas com quatro microesferas agiu como o átomo de carbono em metano, com quatro manchas dispostas tetrahedrally ( ver figura), enquanto aqueles com dois agiu como o carbono em dióxido de carbono.
Com certeza, com microesferas de DNA complementar foram capazes de se ligar aos montes sobre os carbonos falsos para formar um "metano" tetraédrica e uma "dióxido de carbono" em linha reta ( Nature , DOI: 10.1038/nature11564 ). Os átomos de aluguel eram tão grandes e lentos para se aglutinarem em comparação com átomos de reais que a equipe poderia vê-los reagir em tempo real (veja o vídeo acima).
Não está claro o que, se alguma coisa, isso pode nos ensinar sobre moléculas reais, mas Pine já tem uma aplicação em mente: ligar-se vários átomos de carbono substitutos para criar um "semicondutores" para a luz.Semicondutores comuns podem actuar quer como um condutor de electrões ou um isolador. Em princípio, deverá haver um equivalente para controlar o fluxo de fotões. Tais cristais fotônicos seria útil em ultra-rápidoscomputadores ópticos , mas nunca foram feitas em 3D.
Pinho considera um cristal construído a partir de carbonos substitutos poderia fazer o truque. As falsificações podem ser melhores do que os átomos reais em luz de direção porque o seu tamanho corresponde comprimentos de onda da luz (400 a 800 nm). "As regras da mecânica quântica que regem a forma como se ligam os átomos são bastante restritiva", diz Pinheiro. "Nós não temos esses tipos de restrições."
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