หูกระต่ายแบบบิดเบี้ยวที่สร้างสรรค์ด้วยความคลั่งไคล้อย่างต่อเนื่อง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในสหรัฐฯ ได้สร้างอนุภาคขนาดเล็กที่มีโครงสร้างระดับนาโนที่มีรูปทรงคล้ายหูกระต่าย ซึ่งสามารถปรับความถนัดหรือความถนัดได้อย่างต่อเนื่องในช่วงกว้าง อนุภาคที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นจากส่วนประกอบง่ายๆ ที่ไวต่อแสงโพลาไรซ์ ก่อให้เกิดรูปทรงโค้งงอที่หลากหลายซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ แอสเซมบลีนาโนที่แอคทีฟด้วยโฟโตนิกอาจพบการใช้งานในโฮสต์ของแอปพลิเคชัน รวมถึงอุปกรณ์ตรวจจับและวัดแสง (LiDAR) ยา และวิชันซิสเต็ม

ในแง่คณิตศาสตร์ chirality เป็นคุณสมบัติทางเรขาคณิตที่อธิบายโดยฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์แบบต่อเนื่องที่สามารถแสดงภาพได้เป็นการค่อยๆ บิดของกระดาษห่อหุ้มหวาน ตระกูลของโครงสร้างที่มั่นคงซึ่งมีรูปร่างคล้ายคลึงกันและความสามารถในการปรับแต่งค่าได้อย่างต่อเนื่องจึงควรเป็นไปได้ในทางทฤษฎี อย่างไรก็ตาม ในทางเคมี chirality มักจะถูกมองว่าเป็นลักษณะเลขฐานสอง โดยโมเลกุลจะมีสองรูปแบบที่เรียกว่า อิแนนทิโอเมอร์ ซึ่งเป็นภาพสะท้อนของกันและกัน เหมือนกับมือคู่หนึ่งของมนุษย์ chirality นี้มักจะ "ล็อค" และความพยายามใด ๆ ในการแก้ไขจะส่งผลให้ทำลายโครงสร้าง

chirality อย่างต่อเนื่อง

ทีมนักวิจัยนำโดย นิโคลัส โคตอฟ ตอนนี้ได้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างนาโนที่มีรูปทรงโบว์ไทแบบแอนไอโซโทรปิกมีไคราลิตีต่อเนื่อง หมายความว่าสามารถประดิษฐ์ด้วยมุมบิด ความกว้างพิทช์ ความหนา และความยาวที่ปรับได้ในช่วงกว้าง แท้จริงแล้ว การบิดสามารถควบคุมได้ตั้งแต่โครงสร้างทางซ้ายมือที่บิดจนสุดไปจนถึงแพนเค้กแบนๆ และจากนั้นไปยังโครงสร้างทางขวามือที่บิดจนสุด

หูกระต่ายทำขึ้นโดยการผสมแคดเมียมและซีสเทอีน ซึ่งเป็นชิ้นส่วนโปรตีนที่มีทั้งสำหรับคนถนัดซ้ายและขวา จากนั้นจึงแขวนส่วนผสมนี้ไว้ในสารละลายที่เป็นน้ำ ปฏิกิริยานี้สร้างแผ่นนาโนที่รวมตัวกันเป็นริบบิ้น จากนั้นจึงเรียงซ้อนทับกัน เกิดเป็นอนุภาคนาโนรูปโบว์ นาโนริบบอนประกอบขึ้นจากเกล็ดนาโนที่มีความยาว 50–200 นาโนเมตรและมีความหนาประมาณ 1.2 นาโนเมตร

Kotov อธิบาย "สิ่งสำคัญคือขนาดของอนุภาคถูกจำกัดโดยปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่างแผ่นนาโนและอนุภาคโดยรวม" Kotov อธิบาย "กลไกที่เราค้นพบในการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอนุภาคเหนือชั้นและนาโนคอมโพสิตชั้น"

ถ้าซิสเทอีนเป็นคนถนัดซ้ายทั้งหมด หูกระต่ายของคนถนัดซ้ายจะเกิดขึ้น และถ้าเป็นคนถนัดขวา คนถนัดขวาจะเกิดขึ้น หากส่วนผสมมีอัตราส่วนของซีสเทอีนสำหรับคนถนัดซ้ายและขวาต่างกัน สามารถสร้างโครงสร้างที่มีการบิดตรงกลางได้ ระยะห่างของหูกระต่ายที่แคบที่สุด (นั่นคือ หูกระต่ายที่หมุนได้ 360° ตลอดความยาวทั้งหมด) คือประมาณ 4 µm

นักวิจัยพบว่าโครงสร้างนาโนสะท้อนแสงโพลาไรซ์เป็นวงกลม (ซึ่งกระจายผ่านช่องว่างในรูปเกลียว) ก็ต่อเมื่อการบิดของแสงตรงกับการบิดของรูปหูกระต่าย

5000 รูปร่างที่แตกต่าง

ทีมงานประสบความสำเร็จในการผลิตรูปร่างที่แตกต่างกัน 5000 รูปทรงภายในสเปกตรัมของหูกระต่าย และศึกษาพวกมันในรายละเอียดระดับอะตอมโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ Argonne National Laboratory ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) แสดงให้เห็นว่าหูกระต่ายมีโครงสร้างเป็นสแต็คของริบบิ้นนาโนบิดเกลียวที่มีความยาว 200–1200 นาโนเมตรและหนา 45 นาโนเมตร

สาเหตุของการเกิด chirality อย่างต่อเนื่องนั้นมาจากคุณสมบัติที่แท้จริงของหน่วยการสร้างระดับนาโน ประการแรก พันธะไฮโดรเจนที่ยืดหยุ่นทำให้เกิดมุมพันธะที่แปรผันได้ Kotov และเพื่อนร่วมงานอธิบาย ประการที่สอง ความสามารถของนาโนริบบอนในการทำให้แตกตัวเป็นไอออนนำไปสู่การโต้ตอบที่น่ารังเกียจในระยะยาวระหว่างบล็อกการสร้างระดับนาโนที่สามารถปรับในช่วงกว้างโดยการเปลี่ยนค่า pH และความแรงของไอออนิก และเนื่องจากริบบิ้นนาโนบิดเบี้ยว ศักย์ไฟฟ้าสถิตทั้งหมดจึงกลายเป็นไครัล ซึ่งช่วยเสริมความถนัดมือของชุดประกอบ

Kotov กล่าวว่า "เมื่อเทียบกับ supraparticles ที่ 'เรียบง่าย' ที่เราศึกษาในงานก่อนหน้าของเรา อนุภาคที่ทำจาก chiral nanoclusters สามารถสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ โลกฟิสิกส์. “การควบคุมปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตช่วยให้เราปรับขนาดและรูปร่างได้หลากหลาย การสร้างความต่อเนื่องของไคราลิตี้สำหรับระบบเคมีสังเคราะห์ เช่น อนุภาคที่ซับซ้อนเหล่านี้ ช่วยให้เราออกแบบคุณสมบัติของพวกมันได้”

แสงบิดเบี้ยวแยกอนุภาคนาโนตามขนาดแบบเรียลไทม์

นักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาใน ธรรมชาติกล่าวว่าตอนนี้พวกเขากำลังยุ่งอยู่กับการค้นหาแอปพลิเคชันสำหรับอนุภาคหูกระต่ายในวิชันซิสเต็ม Kotov อธิบาย “แสงโพลาไรซ์แบบวงกลมเป็นสิ่งที่หาได้ยากในธรรมชาติ และด้วยเหตุนี้จึงน่าสนใจมากสำหรับการมองเห็นดังกล่าว “โครงสร้างหูกระต่ายที่ออกแบบทางวิศวกรรมยังสามารถใช้เป็นเครื่องหมายสำหรับ LiDAR และกล้องโพลาไรซ์”

อนุภาคนาโนที่บิดเบี้ยวอาจช่วยสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตยาไครัล Chirality เป็นคุณสมบัติที่สำคัญของยา เนื่องจากอิแนนทิโอเมอร์ของโมเลกุลเดียวกันสามารถมีคุณสมบัติทางเคมีและชีวภาพที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ความแตกต่างระหว่างสิ่งเหล่านี้จึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่กำลังพัฒนาเภสัชภัณฑ์ใหม่ๆ

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/twisted-bowties-created-with-continuous-chirality/