Ученые из Калтеха собрали репродукцию Ван Гога из ДНК-оригами

Изображение: Ashwin Gopinath / Caltech

Миниатюрную репродукцию «Звездной ночи» инженеры сделали при помощи новой методики размещения ДНК-оригами и флуоресцентных молекул в полостях фотонного кристалла. Область применения методики — квантовые компьютеры и другие оптические системы нано- и микромасштаба.

Технология ДНК-оригами развивается уже десять лет, и за это время биоинженеры научились складывать из молекул ДНК разные формы и связывать их с другими веществами. Для некоторых задач этого вполне достаточно, однако для других — к примеру, создания компьютеров в наномасштабе — этого мало, и необходимо обеспечить связь между отдельными блоками.

В новой работе ученые «вкрутили молекулярные лампочки в микроскопические лампы» — разместили ДНК-оригами с флуоресцентными молекулами на микроскопических источниках света. Эффективность новой методики они продемонстрировали, сделав репродукцию картины Ван Гога «Звездная ночь» миллиметрового размера, для которой использовали панель 256 на 256 пикселей из ДНК-оригами.

В роли «ламп» выступили полости в фотонном кристалле. Их форма и размер определяли длину волны света, который может проникать внутрь подложки. Кристалл настроили на длину волны около 600 нм, что соответствует оттенкам темно-красного. На той же длине волны светились «молекулярные лампочки», когда ДНК-оригами с флуоресцентной молекулой попадала на свое место. Кроме того, ученые создали полости с различным количеством сайтов связывания для ДНК-оригами — от нуля до семи. Это позволило «вкручивать в микроскопические лампы» по несколько «молекулярных лампочек» и регулировать интенсивность свечения каждого пикселя.

Подобные структуры могут в будущем использоваться для создания элементов питания квантовых компьютеров или других аналогичных систем, в которых нужно объединить много источников света на одном небольшом чипе. Для этого, однако, придется решить несколько проблем, над которыми ученые сейчас работают: в частности, слишком быстрое «выгорание» светящихся молекул (сейчас это происходит за 45 секунд) или смешение нескольких оттенков красного при свечении.

Исследование ученых из Калифорнийского технологического института опубликовано в журнале Nature.
Теги:

Читать еще на Чердаке: