De race is gaande om fabricagetechnieken te vinden die in staat zijn om moleculaire en nanoschaal objecten met precisie te rangschikken.

Ingenieurs aan de Universiteit van Californië, rivieroever, hebben een virus veranderd om goudatomen te rangschikken in sferoïden met een diameter van enkele nanometers. De bevinding zou de productie van sommige elektronische componenten goedkoper kunnen maken, gemakkelijker, en sneller.

"De natuur is complex aan het samenstellen, zeer goed georganiseerde nanostructuren voor millennia met precisie en specificiteit die veel beter is dan de meest geavanceerde technologische benaderingen, " zei Elaine Haberer, een professor in elektrische en computertechniek aan het Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering van UCR en senior auteur van het artikel dat de doorbraak beschrijft. "Door deze mogelijkheden te begrijpen en te benutten, deze buitengewone precisie op nanoschaal kan worden gebruikt om zeer geavanceerde materialen op maat te maken en te bouwen met voorheen onbereikbare prestaties."

Virussen bestaan ​​in een veelheid aan vormen en bevatten een breed scala aan receptoren die zich aan moleculen binden. Door de receptoren genetisch te modificeren om te binden aan ionen van metalen die in elektronica worden gebruikt, blijven deze ionen aan het virus "kleven", het creëren van een object van dezelfde grootte en vorm. Deze procedure is gebruikt om nanostructuren te produceren die worden gebruikt in batterij-elektroden, supercondensatoren, sensoren, biomedische hulpmiddelen, fotokatalytische materialen, en fotovoltaïsche.

De natuurlijke vorm van het virus heeft het aantal mogelijke metalen vormen beperkt. De meeste virussen kunnen het volume wijzigen in verschillende scenario's, maar weersta de dramatische veranderingen in hun basisarchitectuur die andere vormen mogelijk zouden maken.

De M13-bacteriofaag, echter, flexibeler is. Bacteriofagen zijn een soort virus dat bacteriën infecteert, in dit geval, gram-negatieve bacteriën, zoals Escherichia coli, die alomtegenwoordig is in het spijsverteringskanaal van mens en dier. M13-bacteriofagen die genetisch gemodificeerd zijn om met goud te binden, worden meestal gebruikt om lange, gouden nanodraden.

Studies van het infectieproces van de M13-bacteriofaag hebben aangetoond dat het virus kan worden omgezet in een sferoïde bij interactie met water en chloroform. Nog, tot nu, de M13-sferoïde is volledig onontgonnen als een sjabloon voor nanomateriaal.

Haberer's groep voegde een goudionenoplossing toe aan M13 sferoïden, gouden nanobeads maken die stekelig en hol zijn.

"De nieuwigheid van ons werk ligt in de optimalisatie en demonstratie van een virale sjabloon, die de geometrische beperkingen van de meeste andere virussen overwint, "Zei Haberer. "We gebruikten een eenvoudig conversieproces om het M13-virus anorganische bolvormige nanoschillen met een diameter van tientallen nanometers te laten synthetiseren. evenals nanodraden van bijna 1 micron lang."

De onderzoekers gebruiken de gouden nanobeads om verontreinigende stoffen uit afvalwater te verwijderen door middel van verbeterd fotokatalytisch gedrag.

Het werk verbetert de bruikbaarheid van de M13-bacteriofaag als een scaffold voor de synthese van nanomaterialen. De onderzoekers zijn van mening dat het M13-transformatieschema voor bacteriofaagtemplates dat in het artikel wordt beschreven, kan worden uitgebreid tot verwante bacteriofagen.

De krant, "M13 bacteriofaag sferoïden als steigers voor gerichte synthese van stekelige gouden nanostructuren, " werd gepubliceerd in het nummer van 21 juli van nanoschaal .