سائنس دانوں نے نانوسائزڈ مادی اجزاء، یا "نینو آبجیکٹس" کو بہت مختلف قسم کے - غیر نامیاتی یا نامیاتی - کو مطلوبہ 3-D ڈھانچے میں جمع کرنے کے لیے ایک پلیٹ فارم تیار کیا ہے۔اگرچہ سیلف اسمبلی (SA) کو کامیابی کے ساتھ کئی قسم کے نینو میٹریلز کو منظم کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، لیکن یہ عمل انتہائی نظام کے لیے مخصوص رہا ہے، جو مواد کی اندرونی خصوصیات کی بنیاد پر مختلف ڈھانچے تیار کرتا ہے۔جیسا کہ آج نیچر میٹریلز میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں رپورٹ کیا گیا ہے، ان کے نئے ڈی این اے-پروگرام قابل نینو فابریکیشن پلیٹ فارم کو نانوسکل (ایک میٹر کا اربواں حصہ) پر مختلف 3-D مواد کو ترتیب دینے کے لیے لاگو کیا جا سکتا ہے، جہاں منفرد نظری، کیمیائی ، اور دیگر خصوصیات ابھرتی ہیں۔
"عملی ایپلی کیشنز کے لیے SA انتخاب کی تکنیک نہ ہونے کی ایک بڑی وجہ یہ ہے کہ SA کے ایک ہی عمل کو مختلف نینو اجزاء سے ایک جیسی 3-D ترتیب شدہ صفیں بنانے کے لیے مواد کی ایک وسیع رینج پر لاگو نہیں کیا جا سکتا،" متعلقہ مصنف اولیگ گینگ نے وضاحت کی۔ ، سینٹر فار فنکشنل نینو میٹریلز (CFN) میں سافٹ اور بایو نینو میٹریلز گروپ کے رہنما - بروکھاوین نیشنل لیبارٹری میں یو ایس ڈیپارٹمنٹ آف انرجی (DOE) آفس آف سائنس یوزر فیسیلٹی - اور کیمیکل انجینئرنگ اور اپلائیڈ فزکس اینڈ میٹریل سائنس کے پروفیسر۔ کولمبیا انجینئرنگ میں۔"یہاں، ہم نے سخت پولی ہیڈرل ڈی این اے فریموں کو ڈیزائن کرکے مادی خصوصیات سے SA کے عمل کو الگ کیا ہے جو دھاتیں، سیمی کنڈکٹرز، اور حتی کہ پروٹین اور انزائمز سمیت مختلف غیر نامیاتی یا نامیاتی نینو آبجیکٹس کو سمیٹ سکتے ہیں۔"
سائنسدانوں نے مصنوعی ڈی این اے فریموں کو مکعب، اوکٹہیڈرن اور ٹیٹراہیڈرون کی شکل میں تیار کیا۔فریموں کے اندر ڈی این اے "ہتھیار" ہیں جن کے ساتھ تکمیلی ڈی این اے ترتیب والی نینو آبجیکٹ ہی منسلک ہو سکتی ہیں۔یہ مادی ووکسلز - ڈی این اے فریم اور نینو آبجیکٹ کا انضمام - وہ بلڈنگ بلاکس ہیں جن سے میکرو اسکیل 3-D ڈھانچے بنائے جاسکتے ہیں۔فریم ایک دوسرے سے جڑتے ہیں قطع نظر اس کے کہ اندر کس قسم کی نینو آبجیکٹ ہے (یا نہیں) تکمیلی ترتیب کے مطابق ان کو ان کے چوٹیوں پر انکوڈ کیا گیا ہے۔ان کی شکل پر منحصر ہے، فریموں میں عمودی کی ایک مختلف تعداد ہوتی ہے اور اس طرح مکمل طور پر مختلف ڈھانچے بنتے ہیں۔فریموں کے اندر میزبانی کی گئی کوئی بھی نینو آبجیکٹ اس مخصوص فریم ڈھانچے کو لے لیتی ہے۔
ان کے اسمبلی اپروچ کو ظاہر کرنے کے لیے، سائنسدانوں نے دھاتی (سونا) اور سیمی کنڈکٹنگ (کیڈمیم سیلینائیڈ) نینو پارٹیکلز اور ایک بیکٹیریل پروٹین (اسٹریپٹاویڈن) کو غیر نامیاتی اور نامیاتی نینو آبجیکٹ کے طور پر ڈی این اے کے فریموں کے اندر رکھا۔سب سے پہلے، انہوں نے CFN الیکٹران مائیکروسکوپی سہولت اور وان اینڈیل انسٹی ٹیوٹ میں الیکٹران مائکروسکوپ کے ساتھ امیجنگ کے ذریعے ڈی این اے فریموں کی سالمیت اور مادی ووکسلز کی تشکیل کی تصدیق کی، جس میں حیاتیاتی نمونوں کے لیے کرائیوجینک درجہ حرارت پر کام کرنے والے آلات کا ایک مجموعہ ہے۔اس کے بعد انہوں نے نیشنل سنکروٹرون لائٹ سورس II (NSLS-II) کی مربوط ہارڈ ایکس رے سکیٹرنگ اور کمپلیکس میٹریل سکیٹرنگ بیم لائنز میں 3-D جالیوں کے ڈھانچے کی جانچ کی۔کولمبیا انجینئرنگ بائیکھوسکی پروفیسر آف کیمیکل انجینئرنگ سنات کمار اور ان کے گروپ نے کمپیوٹیشنل ماڈلنگ کا مظاہرہ کرتے ہوئے یہ ظاہر کیا کہ تجرباتی طور پر مشاہدہ شدہ جالی ساخت (ایکس رے بکھرنے کے نمونوں کی بنیاد پر) تھرموڈینامک طور پر سب سے زیادہ مستحکم ہیں جو مادی ووکسلز تشکیل دے سکتے ہیں۔
کمار نے وضاحت کی کہ "یہ مادی ووکسلز ہمیں ایٹموں (اور مالیکیولز) سے اخذ کردہ آئیڈیاز اور ان کی تشکیل کردہ کرسٹل کو استعمال کرنے کی اجازت دیتے ہیں، اور اس وسیع علم اور ڈیٹا بیس کو نانوسکل پر دلچسپی کے نظام تک پہنچاتے ہیں،" کمار نے وضاحت کی۔
کولمبیا میں گینگ کے طلباء نے پھر یہ ظاہر کیا کہ کیمیکل اور آپٹیکل افعال کے ساتھ دو مختلف قسم کے مواد کی تنظیم کو چلانے کے لیے اسمبلی پلیٹ فارم کا استعمال کیسے کیا جا سکتا ہے۔ایک صورت میں، انہوں نے دو خامروں کو ایک ساتھ جمع کیا، جس سے پیکنگ کی کثافت کے ساتھ 3-D صفیں بنائی گئیں۔اگرچہ انزائمز کیمیاوی طور پر کوئی تبدیلی نہیں کی گئی، انہوں نے انزیمیٹک سرگرمی میں تقریباً چار گنا اضافہ دکھایا۔یہ "نینو ایکٹرز" جھرن کے رد عمل میں ہیرا پھیری اور کیمیائی طور پر فعال مادوں کی من گھڑت کو فعال کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔آپٹیکل میٹریل کے مظاہرے کے لیے، انہوں نے کوانٹم ڈاٹس کے دو مختلف رنگوں کو ملایا - چھوٹے نینو کرسٹلز جو کہ اعلی رنگ سنترپتی اور چمک کے ساتھ ٹیلی ویژن ڈسپلے بنانے کے لیے استعمال کیے جا رہے ہیں۔فلوروسینس مائیکروسکوپ سے حاصل کی گئی تصاویر سے پتہ چلتا ہے کہ تشکیل شدہ جالی روشنی کے پھیلاؤ کی حد (طول موج) سے نیچے رنگ کی پاکیزگی کو برقرار رکھتی ہے۔یہ پراپرٹی مختلف ڈسپلے اور آپٹیکل کمیونیکیشن ٹیکنالوجیز میں ریزولوشن میں نمایاں بہتری کی اجازت دے سکتی ہے۔
گینگ نے کہا، "ہمیں اس پر دوبارہ غور کرنے کی ضرورت ہے کہ مواد کیسے بن سکتے ہیں اور وہ کیسے کام کرتے ہیں۔""مادی کو دوبارہ ڈیزائن کرنا ضروری نہیں ہوسکتا ہے۔صرف موجودہ مواد کو نئے طریقوں سے پیک کرنے سے ان کی خصوصیات میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ممکنہ طور پر، ہمارا پلیٹ فارم بہت چھوٹے پیمانے پر مواد کو کنٹرول کرنے کے لیے '3-D پرنٹنگ مینوفیکچرنگ سے آگے' ایک قابل بنانے والی ٹکنالوجی ہو سکتا ہے اور زیادہ مواد کی مختلف قسم اور ڈیزائن کردہ کمپوزیشن کے ساتھ۔مختلف مادی طبقوں کے مطلوبہ نینو آبجیکٹس سے 3-D جالیوں کی تشکیل کے لیے اسی نقطہ نظر کو استعمال کرتے ہوئے، ان چیزوں کو یکجا کرنا جو بصورت دیگر غیر مطابقت پذیر سمجھے جائیں گے، نینو مینوفیکچرنگ میں انقلاب لا سکتے ہیں۔
DOE/Brookhaven نیشنل لیبارٹری کے ذریعہ فراہم کردہ مواد۔نوٹ: سٹائل اور لمبائی کے لیے مواد میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔
سائنس ڈیلی کے مفت ای میل نیوز لیٹرز کے ساتھ سائنس کی تازہ ترین خبریں حاصل کریں، جو روزانہ اور ہفتہ وار اپ ڈیٹ ہوتے ہیں۔یا اپنے RSS ریڈر میں فی گھنٹہ اپ ڈیٹ شدہ نیوز فیڈ دیکھیں:
ہمیں بتائیں کہ آپ ScienceDaily کے بارے میں کیا سوچتے ہیں - ہم مثبت اور منفی دونوں تبصروں کا خیرمقدم کرتے ہیں۔سائٹ کا استعمال کرتے ہوئے کوئی مسئلہ ہے؟سوالات؟
پوسٹ ٹائم: جولائی 04-2022