По словам ученых из группы биогибридных материалов Университета Аалто, Финляндия, под руководством профессора Маури Костиайнена, собственные заряженные наночастицы природы — белковые клетки и вирусы — могут использоваться для определения структуры композитных наноматериалов.Вирусы и белки — идеальные модельные частицы для использования в материаловедении, поскольку они генетически закодированы и имеют атомарно точную структуру. Эти четко определенные биологические частицы можно использовать для управления расположением других наночастиц в водном растворе. В настоящем исследовании исследователи показывают, что контролируемое объединение нативного вируса табачной мозаики с наночастицами золота приводит к образованию проволок сверхрешетки металл-белок.
«Изначально мы изучали геометрические аспекты создания сверхрешеток наночастиц. Мы предположили, что соотношение размеров противоположно заряженных наностержней (вирусов ВТМ) и наносфер (наночастиц золота) можно эффективно использовать для управления геометрией двумерной сверхрешетки.
Мы действительно смогли это сделать. Еще более интересно то, что наша структурная характеристика позволила выявить детали механизмов совместной сборки, которые происходят по принципу «застежки-молнии», что приводит к появлению сверхрешеточных проводов с высоким коэффициентом удлинения », — говорит Костиайнен. «Контролировать макроскопическую привычку самоорганизующихся наноматериалов далеко не тривиально», — добавляет он.Потенциал проводов для образования новых материаловРезультаты показали, что наноразмерные взаимодействия действительно контролируют макроскопические габариты сформированных проволок сверхрешетки.
Исследователи заметили, что сформированные макроскопические проволоки подвергаются правому спиральному скручиванию, что объясняется электростатическим притяжением между вирусом ВТМ с асимметричным рисунком и противоположно заряженными сферическими наночастицами. Поскольку плазмонные наноструктуры эффективно влияют на распространение света, спиральное закручивание привело к асимметричным оптическим свойствам (плазмонный круговой дихроизм) материала. «Этот результат является новаторским в том смысле, что он демонстрирует, что макроскопические структуры и физические свойства могут быть определены детальной наноструктурой, то есть аминокислотной последовательностью вирусных частиц.
Генная инженерия обычно занимается разработкой аминокислотной последовательности белков и Это вопрос времени, когда аналогичные или даже более сложные макроскопические привычки и структурно-функциональные свойства будут продемонстрированы для протеиновых клеток, разработанных ab-initio », — объясняет д-р Вилле Лильестром, который работал над проектом в течение трех лет своей докторантуры.Исследовательская группа продемонстрировала доказательство концепции, показывающее, что проволоки сверхрешетки могут использоваться для формирования материалов с физическими свойствами, контролируемыми внешними полями. Путем функционализации проводов сверхрешетки магнитными наночастицами можно было выровнять провода с помощью магнитного поля. Таким образом были получены плазмонные поляризационные пленки.
Целью демонстрации было показать, что электростатическая самосборка наночастиц потенциально может быть использована для формирования обрабатываемых материалов для будущих приложений.