Les scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie sont désormais en mesure de voir plus de détails sur les nanostructures d'origami d'ADN, ce qui conduira à une meilleure compréhension et maîtrise de leur assemblage pour des applications futures.

L'origami d'ADN est le pliage de longs brins « d'échafaudage » de molécules d'ADN circulaires simple brin maintenues ensemble à l'aide de brins « de base » courts pour créer diverses formes bidimensionnelles ou tridimensionnelles à l'échelle nanométrique. L'ADN est largement utilisé comme blocs de construction pour ces structures en raison de la spécificité des interactions entre les paires de bases complémentaires. Parce que ces nanostructures peuvent être réalisées à l'identique et en quantités relativement importantes, ils sont très attractifs pour les chercheurs en nanotechnologie, et sont potentiellement utiles dans un certain nombre d'applications.

Tanya Prozorov, un expert en microscopie électronique au Laboratoire Ames, s'appelle le "comment savez-vous?" personne. "L'un des combats de la nanoscience est de pouvoir voir clairement les structures que nous fabriquons, et comprendre ces structures avec le plus grand détail. Comment savons nous? C'est le problème que j'essaie de résoudre, " elle a dit.

Dans ce cas, le défi est de comprendre la taille en trois dimensions, forme et uniformité des structures d'origami en forme de triangle qui serviront de base spécifique à la forme pour créer une couche de nanoparticules d'or uniformes, former un dispositif plasmonique, un métamatériau aux propriétés spécialisées.

En raison de leur composition chimique, les nanostructures d'ADN sont difficiles à imager, avec les méthodes conventionnelles de préparation d'échantillons en microscopie électronique, en écrasant ou en aplatissant les échantillons, ou en utilisant un colorant de contraste qui introduit d'autres matériaux dans l'échantillon, altérant éventuellement leur chimie de surface et leurs propriétés.

Le groupe de recherche Ames Lab a pu capturer directement des images de détails fins dans des nanostructures d'origami d'ADN non colorées à l'aide d'un type particulier de microscopie électronique à transmission à balayage appelé STEM à champ sombre annulaire angulaire à angle élevé. Jusqu'à maintenant, un tel niveau de détail des structures d'origami d'ADN était inaccessible sans utiliser de colorants chimiques ou recourir à l'imagerie par microscopie à force atomique. Avec l'aide d'un collaborateur de l'Université de Pittsburgh, l'équipe a également pu obtenir une image moyenne 2D à partir d'un sous-ensemble d'images à faible grossissement classées dans un certain nombre de classes et calculées à l'aide d'une routine spécialisée employée par la communauté de la microscopie cryoélectronique.

"Pour fabriquer des matériaux plasmoniques à base d'ADN, nous devons monter de nombreuses nanoparticules métalliques sur les structures de l'ADN pour obtenir des propriétés électromagnétiques spécifiques. Le processus commence par la création de graines métalliques à la surface de l'origami ADN, et donc nous devons avoir une bonne compréhension de la surface - sa structure, chimie et topographie, afin de comprendre le processus de métallisation. Notre méthode d'imagerie sans coloration, les structures d'origami d'ADN non modifiées nous permettent de voir ces détails, ", a déclaré Prozorov. "Nous envisageons que notre méthode soit largement utilisée comme une méthode simple pour imager les nanostructures d'ADN."

La recherche est discutée plus en détail dans le document, "Imagerie de triangles d'origami d'ADN non colorés avec la microscopie électronique, " Publié dans Petites méthodes .