துகள்கள் எவ்வாறு சுயமாக ஒன்றிணைகின்றன?

இயற்பியலாளர்கள் குழு ஒன்று, DNA மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு துகள்களுக்கு இடையில் ஒட்டும் திட்டுகளாக சுயமாக ஒழுங்கமைக்கப்படுகின்றன என்பதற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் கண்டுபிடித்துள்ளனர். அந்த கண்டுபிடிப்புகள் துகள்களுக்கு இடையே நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட இணைப்புடன் பொருட்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரு புதுமையான வழிக்கு “கருத்துக்கான ஆதாரத்தை” வழங்குகின்றன.

நியூயார்க் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் துறையின் பேராசிரியரும் ஆராய்ச்சியாளர்களில் ஒருவருமான ஜஸ்னா ப்ரூஜிக், “தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பண்புகளுடன் வடிவமைக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளை உருவாக்க துகள்களை நிரல்படுத்த முடியும் என்பதை நாங்கள் காட்டுகிறோம். சுய ஒருங்கமைவில் ஸ்மார்ட் பொருட்களின் மூலம் தங்களை ஒன்று சேர்க்க இயற்பியலை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை இந்த வேலை வெளிப்படுத்துகிறது.”

விஞ்ஞானிகள் நீண்ட காலமாக மூலக்கூறுகள் சுயமாக ஒன்றுசேர்வதற்கான வழியைத் தேடினர் மற்றும் பல முனைகளில் முன்னேற்றங்களை அடைந்துள்ளனர். இருப்பினும், இந்த சிறிய துகள்கள் முன்கூட்டியே திட்டமிடப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான பிணைப்புகளுடன் சுய-ஒருங்கமைவு செய்யும் நடவடிக்கைகள் குறைவாக உள்ளன.

இதை நிவர்த்தி செய்ய, ப்ரூஜிக் மற்றும் அவரது சகாக்கள், NYU-இன் இயற்பியல் துறையின் முதுகலை ஆராய்ச்சியாளரான Angus McMullen மற்றும் Urbana-Champaign, இல்லினாய்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் இயந்திர அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பேராசிரியரான Sascha Hilgenfeldt ஆகியோர் தொடர்ச்சியான சோதனைகளை நடத்தினர்.

ஒரு மைக்ரான் மட்டத்தில் செயல்படும் – ஒரு தூசியின் 1/25 அளவு துகள்களுடன் – அவை சிறிய துளிகளை ஒரு திரவக் கரைசலில் மூழ்கடித்தன. இந்த நீர்த்துளிகளுடன் இணைக்கப்பட்ட “டிஎன்ஏ லிங்கர்கள்”-மூலக்கூறு கருவிகள் “ஒட்டும் முனைகள்” கொண்டவை, அவை கலவை மற்றும் பொருத்தத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் விரும்பும் கட்டமைப்புகளை உருவாக்க அனுமதிக்கின்றன.

“இந்த செயல்முறையின் அழகு என்னவென்றால், ஒரு குறிப்பிட்ட பொருளின் பண்புகளை நிரல் செய்யலாம், அது மீள் அல்லது உடையக்கூடியதாக இருக்கலாம் அல்லது ஒருமுறை உடைந்தால் சுய-ஒருங்கமைக்கும் சக்திகளைக் கொண்டிருக்கலாம், ஏனெனில் பிணைப்புகளை மாற்றியமைத்து உடைக்க முடியும்” என்று புரூஜிக் கவனிக்கிறார். “படைப்பாளிகள் ஐந்து துகள்களில் ஒன்றோடு ஒன்று ஒட்டிக்கொள்ளும், 10 இரண்டில் ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும், மற்றும் 20 மூன்றில் ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும் அல்லது வேறு ஏதேனும் கலவையை வைக்க முடிவு செய்யலாம். இது குறிப்பிட்ட இடவியல் அல்லது கட்டமைப்புகளுடன் பொருட்களை உருவாக்க அனுமதிக்கும்.”

References:

• Nash, R. W. (2010). Efficient lattice Boltzmann simulations of self-propelled particles with singular forces.
• Bisker, G. (2020). Dissipate your way to self-assembly. Nature Physics, 16(7), 707-708.
• Sahoo, Y., Cheon, M., Wang, S., Luo, H., Furlani, E. P., & Prasad, P. N. (2004). Field-directed self-assembly of magnetic nanoparticles. The Journal of Physical Chemistry B, 108(11), 3380-3383.