Передача энергии наночастицами золота, связанными со структурами ДНК

Используя структуры в качестве каркаса, Тим Лидл, ученый из Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене, показал, что точно расположенные золота могут служить эффективными передатчиками энергии.


С момента создания этой области в 2006 году лаборатории по всему миру изучают возможность использования «ДНК-оригами» для сборки сложных наноструктур. Метод основан на цепях ДНК с определенными последовательностями, которые взаимодействуют посредством локализованного спаривания оснований. «С помощью коротких цепей с соответствующими последовательностями мы можем соединить вместе определенные области длинных молекул ДНК, что можно сравнить с формированием трехмерных структур путем складывания плоского листа бумаги определенным образом», — говорит профессор Тим Лидл с физического факультета. в LMU объясняет.

Изображение и зеркальное отображение

Лидл теперь использовал ДНК-оригами для создания хиральных объектов, то есть структур, которые нельзя наложить ни одной комбинацией вращения и . Вместо этого они обладают «ручностью» и являются зеркальным отображением друг друга. Такие пары часто различаются по своим физическим свойствам, например по степени поглощения поляризованного света. Этот эффект можно использовать по-разному. Например, это основа для спектроскопии КД («КД» здесь означает «круговой дихроизм»), метода, который используется для выяснения общей пространственной конфигурации химических соединений и даже целых белков.

С целью сборки хиральных металлических структур Лидл и его группа синтезировали сложные структуры ДНК-оригами, которые обеспечивают точно расположенные участки связывания для прикрепления сферических и стержневидных наночастиц золота. Таким образом, каркас служит шаблоном или формой для размещения наночастиц в заранее определенных положениях и в определенной пространственной ориентации. «Можно собрать хиральный объект, основываясь исключительно на расположении наночастиц золота», — говорит Лидл.

не только химически стойкое, но как благородный металл оно проявляет так называемые поверхностные плазмонные резонансы. — это когерентные электронные колебания, которые генерируются при взаимодействии света с поверхностью металлической конструкции. «Можно представить эти колебания как волны, которые возникают, когда бутылку с водой встряхивают параллельно или под прямым углом к ​​ее длинной оси», — говорит Лидл.

Золотые наночастицы как передатчики энергии

Колебания, возбуждаемые в пространственно смежных золотых частицах, могут соединяться друг с другом, и плазмоны в экспериментах Лидла ведут себя как изображение и зеркальное отображение благодаря своему хиральному расположению на каркасе оригами. «Это подтверждается нашими спектроскопическими измерениями КД», — говорит Лидл. В экспериментах хиральные структуры облучаются светом с круговой поляризацией, и уровень поглощения измеряется в процентах от входного. Это позволяет отличать правые и левые устройства друг от друга.

В принципе, двух золотых наностержней должно быть достаточно для создания хирального объекта, так как они могут быть расположены либо в форме L, либо в форме перевернутой L. Однако стержни, использованные в экспериментах, находились относительно далеко друг от друга (в наномасштабе). и плазмоны, возбужденные в одном, мало влияли на плазмоны, генерируемые в другом, т. е. два практически не взаимодействовали друг с другом. Но у Лидла и его коллег была хитрость. Путем соответствующего изменения конструкции оригами они смогли разместить золотую наносферу между парой стержней L-образной формы, что эффективно усилило сцепление. КД-спектроскопия выявила наличие энергетических переходов, что подтвердило гипотезу, которую команда вывела из моделирования.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments