Pour la première fois, les ingénieurs de la Friedrich-Alexander Universität Erlangen Nürnberg (FAU) ont réussi à produire des réseaux cristallins complexes, les clathrates, à partir de nanoparticules en utilisant des brins d'ADN. La synthèse programmée de clathrates représente un modèle pour la modélisation de précision de nouveaux nanomatériaux. Ces résultats ont récemment été publiés dans la revue acclamée Science .

L'ADN est le modèle de la vie biologique :il contient toutes les informations héréditaires et l'arrangement de ses paires de bases détermine la structure des acides aminés et finalement l'organisme entier. Depuis quelques années maintenant, les scientifiques ont utilisé le potentiel de structuration de l'ADN dans d'autres disciplines telles que l'informatique ou pour créer de nouveaux matériaux à l'échelle nanométrique. En collaboration avec les plus grands experts mondiaux en nanotechnologie de l'Université du Michigan et de la North Western University, Les ingénieurs de la FAU ont ouvert une nouvelle ère dans la synthèse de matériaux programmés par l'ADN. L'équipe a réussi à réorganiser des cristaux d'or en forme de pyramide pour former des composés clathrate complexes.

L'ADN détermine la structure du réseau

Pour le processus de synthèse, les cristaux d'or de 250 nanomètres - qui dans l'expérience représentent des atomes pouvant former des clathrates - sont maintenus dans une suspension complétée par de l'ADN artificiel. « Les brins d'ADN se fixent aux particules d'or et les déplacent dans une certaine position au cours d'un processus d'auto-assemblage, " explique le professeur Michael Engel, membre de l'Institut de simulation multi-échelles. «En fonction de la longueur des séquences d'ADN et de la disposition des paires de bases, différentes structures en treillis tridimensionnelles se forment. Grâce à la programmation de l'ADN, nous pouvons déterminer plus ou moins la structure du réseau cristallin d'une manière très précise.

Clathrates—cages nucléaires avec un large éventail d'applications

Les clathrates présentent un intérêt particulier dans le domaine de la recherche sur les matériaux car ils sont composés de cages nucléaires dans lesquelles d'autres substances, généralement des gaz, peut être intégré. « La production contrôlée de clathrates colloïdaux ouvre un large éventail d'applications possibles, ", dit Michael Engel. "Les matériaux pourraient être utilisés pour reconnaître des protéines ou des virus et une manipulation ciblée de certains paramètres du réseau cristallin peut conduire à des propriétés matérielles qui ne sont pas réalisables dans des cristaux colloïdaux plus simples."