p Os cristais fotônicos são materiais exóticos com a capacidade de guiar feixes de luz através de espaços confinados e podem ser componentes vitais de chips de computador de baixa potência que usam luz em vez de eletricidade. Maneiras econômicas de produzi-los têm se mostrado elusivas, mas os pesquisadores recentemente se voltaram para uma fonte surpreendente de ajuda:as moléculas de DNA. p Em um artigo publicado em 18 de outubro no jornal Materiais da Natureza , Pesquisadores do MIT, junto com colegas do Scripps Research Institute e da University of Rochester, demonstraram que pequenas partículas de ouro e bolas de proteína conhecidas como partículas semelhantes a vírus, ambos com fitas de DNA anexadas a eles, iria se organizar espontaneamente em uma estrutura semelhante a uma rede. Embora os materiais em si não sejam úteis para fazer cristais fotônicos, as distâncias entre as partículas são exatamente aquelas que permitiriam a um cristal fotônico guiar a luz no espectro visível.

p Os cristais fotônicos são feitos de materiais com índices de refração muito diferentes:Ou seja, eles dobram a luz em diferentes graus. Dependendo das distâncias entre os materiais, os cristais refletirão a luz de um determinado comprimento de onda sem praticamente nenhuma perda. Ajustar um cristal fotônico à luz no espectro visível requer materiais de espaçamento com meros nanômetros de distância, o que é difícil de fazer com as técnicas de fabricação existentes. A data, os únicos cristais fotônicos que funcionam no espectro visível são bidimensionais:eles podem refletir a luz viajando em um plano, mas não no plano perpendicular. Um cristal fotônico com as dimensões da nova rede de ouro e proteína dos pesquisadores, Contudo, refletiria a luz em três dimensões, um requisito crucial para mover a luz através das múltiplas camadas de um chip de computador.

p Companheiros estranhos

p Abigail Lytton-Jean, um pós-doutorado no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e um dos dois autores principais do novo artigo, começou a usar DNA para criar cristais de automontagem como estudante de graduação na Northwestern University. Ela e seu conselheiro, Chad Mirkin, junto com Sung Yong Park, que agora está na Universidade de Rochester e é co-autor do novo artigo, também, mostraram que anexar fitas de DNA de diferentes sequências a nanopartículas de ouro faria com que elas se autoorganizassem em cristais com estruturas diferentes. Mas esta é a primeira vez que o truque foi executado com vários materiais.

p Embora o ouro e a proteína não sejam, por si só, úteis para cristais fotônicos, Lytton-Jean diz, “Isso mostra principalmente que temos dois materiais incrivelmente diferentes. Temos uma proteína leve que é de natureza biológica, e então você vai para a outra extremidade do espectro, onde você tem uma esfera metálica dura. E se pudermos fazer isso com esses dois tipos de materiais, você poderia fazer isso com quase qualquer tipo de material. ”Futuros cristais fotônicos, Ela explica, poderia muito bem usar combinações de metais e plásticos - novamente, materiais macios e duros.

p Mas Orlin Velev, Professor Invista do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular do Estado da Carolina do Norte, diz, “Acho que a aplicação mais interessante é a co-montagem unida de partículas orgânicas e inorgânicas em uma única estrutura.” Ele aponta que dispositivos em nanoescala que combinam moléculas biológicas e metais podem servir como dispositivos de entrega de drogas e como sensores de baixo custo isso seria pequeno o suficiente para circular pelo corpo.

p De acordo com Daniel Anderson, professor associado da Divisão de Ciências e Tecnologia da Saúde de Harvard-MIT e co-autor do artigo, essa é outra aplicação que os pesquisadores do MIT estão investigando. Ele menciona, por exemplo, o novo campo promissor de interferência de RNA (RNAi), em que fitas curtas de RNA são usadas para interromper processos biológicos destrutivos. Nanodispositivos que combinam moléculas orgânicas e inorgânicas, Anderson diz, poderia "pegar moléculas potencialmente terapêuticas e levá-las aonde elas precisam ir." o trabalho dos pesquisadores foi apoiado pelo National Institutes of Health e pelo Skaggs Institute for Chemical Biology, bem como a Fundação W. M. Keck,

p Velev aponta que o trabalho dos pesquisadores é ciência básica, e que "não será usado amanhã para aplicações práticas". Lytton-Jean reconhece que, para se automontar em estruturas cristalinas regulares, as nanopartículas devem ser de tamanho uniforme, e fabricá-los de acordo com especificações precisas não é nada trivial. “Uma década atrás, isso provavelmente não teria sido possível, porque a síntese de nanopartículas de ouro não tinha se desenvolvido tanto quanto hoje, ”Ela diz. Além disso, Ela adiciona, uma das razões pelas quais ela e seus colegas usaram partículas de ouro e proteína em sua última rodada de experimentos é que a química para anexar DNA ao ouro e à proteína é bem compreendida. Mas, Ela adiciona, “Muito trabalho foi feito na modificação de nanopartículas poliméricas. A química provavelmente não é um grande problema. ”

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Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.