O DNA é certamente a base da vida. Em breve, também poderá ser a base de seus dispositivos eletrônicos.

Uma equipe da Northwestern University desenvolveu um novo conjunto de princípios de design para fazer cristais fotônicos semelhantes aos que são normalmente usados ​​em computador, telas de televisão e smartphones. Usando DNA sintético para montar partículas em redes cristalinas, os pesquisadores abriram a porta para telas muito mais leves e finas em comparação com o que está disponível atualmente.

"A maioria das pessoas olha para a tela de um laptop todos os dias, mas poucas pessoas entendem do que eles são feitos e por quê, "disse George Schatz, Charles E. e Emma H. ​​Morrison Professor de Química no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern. "Um componente da tela é o refletor traseiro, um dispositivo semelhante a um espelho que direciona a luz emitida pelo LCD para o visualizador. Esses refletores são feitos com polímeros em camadas que são muito mais grossos e pesados ​​do que nossos cristais. "

A abordagem da Northwestern não apenas substitui esses polímeros por nanocristais de ouro, mas também os separa para deixar ar entre eles. O resultado é um isqueiro, mais compacto, estrutura precisamente projetada e reconfigurável que ainda é altamente reflexiva.

A pesquisa foi publicada online ontem no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) Schatz e Chad Mirkin, o diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia da Northwestern e o Professor de Química George B. Rathmann, atuaram como co-autores do artigo.

Embora o DNA esteja quase sempre associado a organismos vivos - de bactérias simples a humanos complexos - o DNA usado no estudo é quimicamente sintetizado e manipulado, em vez de derivado de células vivas. Em 1996, Mirkin inventou maneiras de ligar o DNA sintético às nanopartículas de ouro para produzir novos materiais não encontrados na natureza - para usar essencialmente o "projeto de vida" para programar sua formação. Essas estruturas se tornaram a base para mais de 1, 800 produtos usados ​​globalmente, principalmente nas ciências da vida.

Então, Em 2008, Mirkin e Schatz colaboraram para fazer cristais a partir de partículas ligadas por DNA. Ao anexar fitas de DNA sintético a pequenas esferas de ouro, a dupla descobriu que poderia construir estruturas cristalinas tridimensionais. Mudando a sequência da fita de DNA de Gs, Como, Ts e Cs mudam a forma da estrutura cristalina, permitindo aos pesquisadores organizar as partículas de forma diferente no espaço. Mais de 500 tipos de cristal, abrangendo mais de 30 simetrias de cristal diferentes foram feitas usando esta abordagem, tornando-o uma forma poderosa e fundamentalmente nova de programar a formação de matéria cristalina.

Apesar de fazer avanços sofisticados com este trabalho desde 2008, Mirkin e Schatz inicialmente não perceberam que as estruturas de cristal que eles fizeram no laboratório tinham propriedades ópticas semelhantes às camadas de polímero encontradas em monitores de dispositivos.

"Por meio da modelagem computacional, percebemos por acidente que os materiais cristalinos com nanopartículas de ouro tinham propriedades que perdemos no início do trabalho, "Schatz disse." Em seguida, otimizamos as propriedades ópticas usando cálculos, e estes demonstraram que as esferas de metal não tocantes poderiam, em alguns casos, ser melhor do que as esferas de polímero em contato. "

Depois de fazer os cristais em laboratório, As equipes de Mirkin e Schatz mediram as propriedades ópticas dos cristais para descobrir que sua modelagem computacional estava realmente correta. Embora eles tenham testado apenas a natureza reflexiva da rede cristalina no artigo atual do PNAS, o método pode levar a muitos tipos de materiais "projetados" funcionais, usando a automontagem baseada no DNA.

"A generalidade da abordagem e as regras de design são bastante extraordinárias e independentes da composição das partículas, "Mirkin disse." Isso leva o que concebemos inicialmente na década de 1990 a patamares inteiramente novos. "