Der DNA — Code des Lebens, soweit wir wissen. Aber in den letzten Jahren fanden Wissenschaftler viele andere Verwendungen von diesem Molekül. Da die DNA gefaltet und «geklebt», Sie fingen an, erstellen Sie mikroskopisch kleine Formen: DNA-Origami. In den letzten zehn Jahren Wissenschaftler wesentliche Fortschritte gemacht in dieser Kunst DNA, und jetzt haben Wissenschaftler Калтеха sagen, dass die verwendeten DNA zu rekonstruieren Meisterwerk — Replikat der berühmten Gemälde von Vincent Van Gogh «Sternennacht» — auf Leinwand Größe einer Münze.
Und obwohl der Mini-Van-Gogh war genau — es stimmt, ein wenig unscharf und Monochrom — Demonstration zeigt, dass diese Methode möglicherweise für eine praktische Anwendung. Eine der Schwierigkeiten die Erstellung von kleinen Technologien besteht in der Unterbringung der Komponenten. Wie sich herausstellte, unsere Finger sind einfach zu dick, um zu schaffen in einem Ausmaß dünner als ein menschliches Haar.
Die Wissenschaftler hoffen, dass aus DNA-Origami in der Lage, neu zu erstellen, unsere Hände auf den kleinsten Skalen und der im Falle des Erfolges können wir nützliche Geräte zu bauen, die nach den Umfängen weniger von allem, was wir jemals gebaut haben.
Erstellen von mikroskopischen Formen aus DNA hat eine lange Geschichte, aber gerade neue Methoden entwickelt, die in den letzten zehn Jahren trugen entscheidend zur weiteren Entwicklung von diesem Bereich. Um eine konkrete Form, die Wissenschaftler zuerst modellieren die genaue Abfolge der Basenpaare der DNA auf einem Computer — dauert es etwa eine Woche — und dann synthetisieren DNA von Grund auf — noch eine Woche.
Die Abfolge der Basenpaare in einer langen DNA-Kette identifiziert, wie kann Sie entstehen und kurze DNA-Ketten fungieren als Klammern, Klammer mehr verschiedene Teile einer langen Kette miteinander. Nach dem platzieren der Lösung in der geplanten Form — Smileys, Buchstaben des Alphabets, was Sie wollen — versammeln sich in wenigen Stunden ohne weitere menschliche Mitwirkung.
Professor am California Institute of Technology Paul Ротемунд, dem Erfinder der DNA-Origami im Jahr 2006, in letzter Zeit an den Geräten auf der Basis von DNA, die erstellt werden können durch das Aufkleben der DNA-Origami auf чипообразную Oberfläche.
Unter Verwendung der Elektronenstrahl-Lithographie, Wissenschaftler ätzen der Oberfläche mit «Sticky» Grundstück, um das entsprach der DNA-Origami — zum Beispiel, um ein dreieckiges Stück DNA hineingegangen in das dreieckige Grundstück. Dann die Form der DNA kann an Ort und Stelle begleichen.
«Stellen Sie sich einen Kasten mit Werkzeugen, die in der Regel gibt es bei den Menschen in den Garagen, nur in unserem Fall ist das die Kiste mit dem Werkzeug sammelt sich aus den Ketten der DNA, sowie die Werkzeuge in ähnlicher Weise finden Ihre eigenen Ortes», sagt Ротемунд. «Alles geschieht in vitro ohne Beteiligung des Menschen, und dies ist wichtig, da alle seine Teile zu klein sind, damit Sie Sie effektiv zu manipulieren; und wir denn tun wollen Milliarden von Geräten».
Es ist auch interessant, dass die DNA binden kann mit einer Vielzahl von Molekülen. In diesem Fall wird die DNA wurde entwickelt, um die Bindung von fluoreszierenden Molekülen, Grundstücke und klebrig waren etwas ganz besonderes — фотоннокристалическими Hohlräumen (PCC) — und die zur Erhöhung der Licht emittiert Molekülen. Die Vergrößerung des Lichts hängt von der genauen Anordnung der Paare von DNA-Molekülen. Wenn die Lage ein wenig falsch, kein Licht abgestrahlt wird. Jede Kavität wurde durch die zu binden, die von null bis sieben Stücke von DNA-Origami, den entsprechenden «Pixel» acht Helligkeitsstufen.
Andere versuche, eine ähnliche Strahler gescheitert und konnten nicht mehr geben als ein paar erfolgreiche Lampen, wegen der Schwierigkeiten bei der genauen Platzierung, sagt der Wissenschaftler. Methode auf der Grundlage der DNA ist genauer und damit erfolgreicher.
«Es ist ähnlich wie die Verwendung von DNA-Origami-Schrauben für molekulare Glühbirnen in mikroskopisch kleine Patronen», erklärt Ротемунд. Gemeinsam, diese molekularen Glühbirnen und bilden dieses Meisterwerk der Größe einer Münze.
Jetzt Wissenschaftler arbeiten an der Verbesserung der Lampen, die «Burn out», für 45 Sekunden und Leuchten nur in mehreren Schattierungen von rot. Aber das langfristige Ziel ist die Verwendung dieser Technik für die Erstellung von kleinen sensoren oder EDV-Geräte der neuen Generation.
«Alle denken, dass die Moleküle letztlich sein sollen, Geräten der Zukunft», sagt Ротемунд. «Aber wie kann man Sie verbinden? Aktivieren Sie in größere schaltungen? Wie ist es überhaupt mit Ihnen etwas zu machen? Brauchen Sie eine Schnittstelle zwischen den Molekülen und макромиром, aber das ist doch mal wie es ist».
Wenn Sie malen kann wie Van Gogh auf molekularen Skalen, vielleicht Ihre Fähigkeit, viel mehr.
Kopie Gemälde von Van Gogh Größe einer Münze machten von DNA
Ilja Hel