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Nanotechnologie

Ein Scharnier aus DNA

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Goldstäbchen geben Auskunft über Öffnungszustand

Die Forschungsgruppe um Laura Na Liu hat solche Plasmonen auf zwei winzigen Goldstäbchen erzeugt, von denen jeweils eines auf jedem der zwei DNA-Bündel sitzt. Im Bild der Schere liegen diese beiden Goldpartikel jeweils auf der Außenseite eines Scherenblatts und kreuzen sich wie die DNA-Bündel am Scharnier der Schere. Durch die Anregung mit Licht springt nicht nur das molekulare Schloss auf, das die beiden DNA-Bündel aneinander kettet, auf den Goldpartikeln fangen auch Plasmonen an zu schwingen. Wenn sich nun die scherenförmige Struktur öffnet, ändert sich auch der Winkel zwischen den beiden Goldstäbchen, was sich auf die Plasmonen auswirkt. Diese Veränderungen können die Forscher spektroskopisch beobachten, indem sie Licht mit geeigneten Eigenschaften auf das Nanosystem strahlen und messen, wie es sich verändert. Auf diese Weise können sie sogar den Winkel zwischen den DNA-Bündeln bestimmen.

„Es ist zum ersten Mal gelungen, ein nanoplasmonisches System mit Licht zu steuern. Und genau das war unsere Motivation“ sagt Laura Na Liu. Zuvor arbeiteten die Forscherin und ihre Mitarbeiter an Nanosystemen, die sich chemisch kontrollieren lassen. Allerdings sind die chemischen Kontrollen unsauberer und hinterlassen Rückstände im System.

Für die lichtgesteuerte Scherenkonstruktion hat Laura Na Liu bereits eine Anwendung im Sinn. Das System könnte als Werkzeug dienen, um die Anordnung von Nanopartikel zu kontrollieren. „Da man den Winkel zwischen den beiden DNA-Bündeln verändern kann, bietet es die Möglichkeit, die relative Position von Nanopartikel im Raum verändern“, so Laura Na Liu. Darüber hinaus betrachten die Wissenschaftler die aktuelle Arbeit als Schritt hin zu einer Nanomaschine. Das nanoplasmonische System könnte Teil einer solchen Maschine sein.

Originalpublikation: Anton Kuzyk, Yangyang Yang, Xiaoyang Duan , Simon Stoll , Alexander O. Govorov , Hiroshi Sugiyama, Masayuki Endo & Na Liu;A light-driven three-dimensional plasmonic nanosystem that translates molecular motion into reversible chiroptical function ; Nature Communications, 7,Article number: 10591, DOI:10.1038/ncomms10591

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