Sürekli kiralite ile oluşturulan bükümlü papyonlar

ABD'deki Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kiralitesi veya teslimiyeti geniş bir aralıkta sürekli olarak ayarlanabilen papyon şeklindeki nanoyapılı mikro parçacıklar yarattılar. Polarize ışığa duyarlı basit bileşenlerden oluşan karmaşık parçacıklar, hassas bir şekilde kontrol edilebilen çeşitli kıvrımlı şekiller oluşturur. Fotonik olarak aktif nanoasamblajlar, ışık algılama ve menzil (LiDAR) cihazları, tıp ve makine görüşü dahil olmak üzere bir dizi uygulamada kullanım alanı bulabilir.

Matematiksel terimlerle kiralite, tatlı bir ambalaj kağıdının kademeli olarak bükülmesi olarak resmedilebilen sürekli matematiksel fonksiyonlar tarafından tanımlanan geometrik bir özelliktir. Bu nedenle, benzer şekillere ve aşamalı olarak ayarlanabilir kiraliteye sahip kararlı yapılar ailesi teorik olarak mümkün olmalıdır. Bununla birlikte, kimyada, kiralite genellikle ikili bir özellik olarak ele alınır; moleküller, enantiyomer adı verilen ve birbirlerinin ayna görüntüleri olan - bir çift insan eli gibi - iki versiyon halinde gelir. Bu kiralite genellikle "kilitlenir" ve onu değiştirmeye yönelik herhangi bir girişim, yapının kırılmasıyla sonuçlanır.

Sürekli kiralite

liderliğindeki bir araştırma ekibi Nicholas Kotov şimdi, anizotropik papyon şeklindeki nanoyapıların sürekli kiraliteye sahip olduğunu, yani geniş bir aralıkta ayarlanabilecek bir bükülme açısı, adım genişliği, kalınlık ve uzunluk ile üretilebilecekleri anlamına geliyor. Gerçekten de bükülme, tamamen bükülmüş bir solak yapıdan düz bir gözleme ve ardından tamamen bükülmüş bir sağ-elli yapıya kadar kontrol edilebilir.

Papyonlar, kadmiyum ve sistein, solak ve sağlak çeşitleri bulunan bir protein parçası karıştırılarak ve ardından bu karışımın sulu bir çözelti içinde süspanse edilmesiyle yapılır. Bu reaksiyon, şeritler halinde kendi kendine birleşen ve daha sonra papyon şeklindeki nanoparçacıkları oluşturan birbirinin üzerine kendi kendine istiflenen nano tabakalar üretir. Nano şeritler, 50–200 nm uzunluğunda ve kabaca 1.2 nm kalınlığında nanoplateletlerden birleştirilir.

Kotov, "Önemli olarak, parçacıkların boyutu, nano tabakalar ve genel olarak parçacıklar arasındaki elektrostatik etkileşimler tarafından kendi kendini sınırlar," diye açıklıyor Kotov, "daha önce süper parçacıklar ve katmanlı nanokompozitler üzerinde yaptığımız bir çalışmada keşfettiğimiz bir mekanizma."

Sisteinin tamamı solaksa sol elli papyonlar, sağ elliyse sağ elli papyonlar oluşur. Bununla birlikte, karışım farklı oranlarda sol ve sağ elli sistein içeriyorsa, ara bükülmelere sahip yapılar oluşturulabilir. En sıkı papyonların (yani tüm uzunlukları boyunca 360° dönenlerin) perdesi yaklaşık 4 µm'dir.

Araştırmacılar, nanoyapıların, yalnızca ışıktaki bükülme papyon şeklindeki bükülme ile eşleştiğinde dairesel polarize ışığı (bir tirbuşon şeklinde uzayda yayılan) yansıttığını buldular.

5000 farklı şekil

Ekip, papyon spektrumunda 5000 farklı şekil üretmeyi başardı ve bunları Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda X-ışını kırınımı, elektron kırınımı ve elektron mikroskobu kullanarak atomik detaylarıyla inceledi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri, papyonların 200–1200 nm uzunluğunda ve 45 nm kalınlığında bükülmüş nanoşeritler yığını olarak yapılandırıldığını göstermektedir.

Sürekli kiralitenin nedenleri, nano ölçekli yapı taşlarının içsel özelliklerinden kaynaklanmaktadır. İlk olarak, esnek hidrojen bağları değişken bağ açılarına izin verir, diye açıklıyor Kotov ve meslektaşları. İkincisi, nano şeritlerin iyonlaşma yeteneği, pH ve iyonik gücü değiştirerek geniş bir aralıkta ayarlanabilen nano ölçekli yapı taşları arasında uzun menzilli itici etkileşimlere yol açar. Ve nanoribbonlar büküldüğü için, toplam elektrostatik potansiyel kiral hale gelir ve bu da düzeneklerin teslimiyetini güçlendirir.

Kotov, "Daha önceki çalışmalarımızda incelediğimiz 'basit' süper parçacıklarla karşılaştırıldığında, kiral nanokümelerden yapılanlar daha karmaşık yapılar oluşturabilir" diyor. Fizik dünyası. "Elektrostatik etkileşimlerini kontrol etmek, boyutlarını ve şekillerini değiştirmemizi sağlıyor. Bu karmaşık parçacıklar gibi sentetik kimyasal sistemler için böyle bir kiralite sürekliliği oluşturmak, özelliklerini tasarlamamıza izin veriyor."

Bükülmüş ışık, nanoparçacıkları gerçek zamanlı olarak boyuta göre ayırır

Çalışmalarını rapor eden araştırmacılar Tabiat, şimdi yapay görmede papyon parçacıkları için uygulamalar aramakla meşgul olduklarını söylüyorlar. Kotov, "Dairesel polarize ışık doğada nadir bulunur ve bu nedenle gürültünün kesilmesine izin verdiği için bu tür görüşler için çok çekicidir" diye açıklıyor. "Tasarlanmış papyon yapıları, kapasite olarak LiDAR ve polarizasyon kameraları için işaretleyici olarak da kullanılabilir."

Bükülmüş nanoparçacıklar ayrıca kiral ilaçlar üretmek için doğru koşulların yaratılmasına yardımcı olabilir. Aynı molekülün enantiyomerleri tamamen farklı kimyasal ve biyolojik özelliklere sahip olabileceğinden, kiralite ilaçların önemli bir özelliğidir. Bu nedenle, aralarında ayrım yapmak, özellikle yeni farmasötikler geliştirenler için ilgi çekicidir.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/twisted-bowties-created-with-continuous-chirality/