Supercondutores em nanoescala baseados em DNA

DNA
Um esquema para a criação de um nanomaterial supercondutor baseado na automontagem de DNA

Cientistas dos EUA e de Israel criaram pela primeira vez um nanomaterial supercondutor tridimensional. Moléculas de DNA de auto-montagem serviram como uma estrutura. Os resultados da pesquisa são publicados na revista Nature Communications.
Materiais nanoestruturados tridimensionais (3D) com propriedades supercondutoras podem ser usados ​​em amplificadores de sinal e sensores para computação quântica. No entanto, até agora, os cientistas conseguiram criar apenas nanoestruturas 1D ou 2D - fios supercondutores e filmes obtidos por litografia.
Pesquisadores do Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos Estados Unidosda Universidade de Columbia e da Universidade Bar-Ilan em Israel desenvolveram uma plataforma para a criação de nanoarquitetura supercondutoras tridimensionais com base na automontagem de moléculas de DNA com uma determinada configuração.
"Devido à sua programabilidade estrutural, o DNA pode fornecer uma plataforma de montagem para a criação de nanoestruturas projetadas", disse o autor do estudo Oleg Gang, chefe do grupo de nanomateriais macios e biológicos do Centro de Nanomateriais Funcionais e professor de engenharia química, aplicado em um comunicado à imprensa do Laboratório Brookhaven. Física e Ciência dos Materiais na Universidade de Columbia - No entanto, a fragilidade do DNA o torna inadequado para fazer dispositivos funcionais e nanofabricação de materiais inorgânicos. Neste estudo, mostramos como o DNA serve como um andaime para a criação de arquiteturas em nanoescala tridimensionais que podem ser completamente transformadas em materiais inorgânicos, como supercondutores ".
Para dar força ao andaime de DNA, os cientistas o revestiram com sílica. O fato de a estrutura 3D obtida corresponder totalmente ao projeto dado foi confirmado pelos autores usando um microscópio eletrônico e uma unidade de raios-X da Fonte Nacional de Luz Síncrotron Brookhaven II (NSLS-II).
"Uma vez que revestimos o DNA com sílica, temos uma arquitetura tridimensional mecanicamente robusta que pode ser revestida com materiais inorgânicos. Isso é semelhante à nanofabricação tradicional, onde os materiais funcionais são depositados em substratos planos, geralmente silício."
Os pesquisadores enviaram as redes de DNA revestidas de sílica para o Instituto Bar-Ilan de Supercondutividade, onde foram vaporizadas em um chip de silício com um supercondutor de baixa temperatura, o nióbio. A taxa de evaporação e a temperatura do substrato de silício foram cuidadosamente controladas para que o nióbio cobrisse uniformemente a amostra, mas não penetrasse, pois isso causaria um curto-circuito durante a operação.
"No passado, a criação de nanosupercondutores tridimensionais era um processo muito complexo", diz outro autor do estudo, chefe do Instituto Bar-Ilan de Supercondutividade Yosi Yeshurun. "Aqui encontramos uma maneira relativamente simples, baseada na estrutura do DNA."
A técnica de origami de DNA usada pelos pesquisadores tem sido usada para criar nanoestruturas tridimensionais de uma determinada arquitetura há quase 15 anos, mas um material supercondutor foi obtido usando esse método pela primeira vez.
Os autores esperam que nanoestruturas supercondutoras tridimensionais possam encontrar aplicações em amplificadores de sinal que aumentam a velocidade e a precisão dos computadores quânticos, e em sensores de campo magnético supersensível para imagens médicas e mapeamento de subsuperfície.
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