Os físicos descobrem como as partículas se auto-montam

A imagem e o vídeo abaixo, mostram que uma partícula azul inicialmente se liga a três partículas vermelhas, satisfazendo sua valência em temperatura ambiente. Com o aquecimento, essas ligações são quebradas, mas com o resfriamento, a partícula encontra três parceiros vermelhos novamente, mostrando que a partícula “escolhe” o número de ligações que faz. Seu resultado implica que as ligações de DNA entre as partículas são reversíveis e se reorganizam na superfície da partícula para otimizar a valência. Crédito: Angus McMullen / Departamento de Física da NYU

Uma equipe de físicos descobriu como as moléculas de DNA se auto-organizam em placas adesivas entre as partículas em resposta às instruções de montagem. Suas descobertas oferecem uma “prova de conceito” para uma forma inovadora de produzir materiais com uma conectividade bem definida entre as partículas.

O trabalho é relatado em Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Mostramos que é possível programar partículas para fazer estruturas sob medida com propriedades personalizadas”, explica Jasna Brujic, professora do Departamento de Física da Universidade de Nova York e uma das pesquisadoras. “Enquanto guindastes, brocas e martelos devem ser controlados por humanos na construção de edifícios, este trabalho revela como se pode usar a física para fazer materiais inteligentes que ‘sabem’ como se montar.”

Os cientistas há muito buscam um meio de as moléculas se automontarem e alcançaram avanços em muitas frentes. No entanto, menos desenvolvidas são as medidas em que essas partículas minúsculas se auto-montam com um número pré-programado de ligações.

Para resolver isso, Brujic e seus colegas, Angus McMullen, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Física da NYU, e Sascha Hilgenfeldt, professor de ciência mecânica e engenharia da Universidade de Illinois, Urbana-Champaign, realizaram uma série de experimentos para capturar? e manipular – o comportamento das moléculas de DNA nas superfícies das partículas.

O vídeo mostra que uma partícula azul inicialmente se liga a três partículas vermelhas, satisfazendo sua valência em temperatura ambiente. Com o aquecimento, essas ligações são quebradas, mas com o resfriamento, a partícula encontra três parceiros vermelhos novamente, mostrando que a partícula “escolhe” o número de ligações que faz. Seu resultado implica que as ligações de DNA entre as partículas são reversíveis e se reorganizam na superfície da partícula para otimizar a valência. Crédito: Angus McMullen / Departamento de Física da NYU

Operando em um nível de mícron – com partículas com 1/25 avos do tamanho de um grão de poeira – eles submergiram minúsculas gotículas em uma solução líquida. Ligados a essas gotículas estavam “ligantes de DNA” – ferramentas moleculares que possuem “extremidades pegajosas” que permitem a mistura e a correspondência para formar uma série de estruturas desejadas pelos pesquisadores.

“A beleza desse procedimento é que podemos programar as propriedades de um material específico, de forma que ele possa ser elástico ou quebradiço, ou mesmo ter poderes de autocura uma vez rompido, já que os laços podem ser feitos e quebrados reversivelmente”, observa Brujic. “Os criadores podem decidir colocar cinco partículas que se prendem a apenas uma outra, 10 que se prendem a duas e 20 que se prendem a três, ou qualquer outra combinação. Isso permitiria a você construir materiais com topologias ou arquiteturas específicas.”

Publicado em 08/11/2021 10h55

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