La carrera continúa para encontrar técnicas de fabricación capaces de organizar objetos moleculares y a nanoescala con precisión.
Los ingenieros de la Universidad de California, Riverside, han alterado un virus para organizar los átomos de oro en esferoides que miden unos pocos nanómetros de diámetro. El hallazgo podría hacer que la producción de algunos componentes electrónicos sea más barata, más fácil y más rápida.
"La naturaleza ha estado ensamblando nanoestructuras complejas y altamente organizadas durante milenios con precisión y especificidad muy superiores a los enfoques tecnológicos más avanzados", dijo Elaine Haberer, profesora de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería Marlin y Rosemary Bourns de la UCR y seniorautor del artículo que describe el avance: "Al comprender y aprovechar estas capacidades, esta extraordinaria precisión a nanoescala se puede utilizar para adaptar y construir materiales altamente avanzados con un rendimiento previamente inalcanzable".
Los virus existen en una multitud de formas y contienen una amplia gama de receptores que se unen a las moléculas. La modificación genética de los receptores para unirse a los iones de metales utilizados en la electrónica hace que estos iones se "peguen" al virus, creando un objetomismo tamaño y forma. Este procedimiento se ha utilizado para producir nanoestructuras utilizadas en electrodos de batería, supercondensadores, sensores, herramientas biomédicas, materiales fotocatalíticos y fotovoltaicos.
La forma natural del virus ha limitado el rango de posibles formas metálicas. La mayoría de los virus pueden cambiar el volumen bajo diferentes escenarios, pero resisten las alteraciones dramáticas de su arquitectura básica que permitirían otras formas.
Sin embargo, el bacteriófago M13 es más flexible. Los bacteriófagos son un tipo de virus que infecta bacterias, en este caso, bacterias gramnegativas, como Escherichia coli que es omnipresente en el tracto digestivo de humanos y animales. Los bacteriófagos M13 genéticamente modificados para unirse con oro generalmente se usan para formar nanocables largos y dorados.
Los estudios del proceso de infección del bacteriófago M13 han demostrado que el virus puede convertirse en un esferoide tras la interacción con el agua y el cloroformo. Sin embargo, hasta ahora, el esferoide M13 no había sido completamente explorado como plantilla de nanomaterial.
El grupo de Haberer agregó una solución de iones de oro a los esferoides M13, creando nanoesferas de oro que son puntiagudas y huecas.
"La novedad de nuestro trabajo radica en la optimización y demostración de una plantilla viral, que supera las restricciones geométricas asociadas con la mayoría de los otros virus", dijo Haberer. "Utilizamos un proceso de conversión simple para hacer que el virus M13 sintetice nanocapas esféricas inorgánicasdecenas de nanómetros de diámetro, así como nanocables de casi 1 micra de longitud "
Los investigadores están utilizando las nanoperlas de oro para eliminar los contaminantes de las aguas residuales a través de un comportamiento fotocatalítico mejorado.
El trabajo mejora la utilidad del bacteriófago M13 como un andamio para la síntesis de nanomateriales. Los investigadores creen que el esquema de transformación de la plantilla del bacteriófago M13 descrito en el documento puede extenderse a los bacteriófagos relacionados.
El documento, "Esferoides bacteriófagos M13 como andamios para la síntesis dirigida de nanoestructuras de oro puntiagudas", se publicó en la edición del 21 de julio de nanoescala . Otros autores, todos con sede en la UCR, incluyen a Tam-Triet Ngo-Duc, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales; Joshua M. Plank, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática; Gongde Chen, estudiante de doctorado en químicae ingeniería ambiental; Reed ES Harrison, estudiante de doctorado en bioingeniería; Dimitrios Morikis, profesor de bioingeniería, y Haizhou Liu, profesor de ingeniería química y ambiental.
El proyecto está respaldado por el número de premio N00014-14-1-0799 de la Oficina de Investigación Naval de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Holly Ober. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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