En utilisant des constructions d’ADN comme échafaudages, Tim Liedl, un scientifique de Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) à Munich, a montré que des nanoparticules d’or positionnées avec précision peuvent servir de transmetteurs d’énergie efficaces.



Depuis la création du domaine en 2006, des laboratoires du monde entier explorent l’utilisation de « l’origami à ADN » pour l’assemblage de nanostructures complexes. La méthode est basée sur des brins d’ADN avec des séquences définies qui interagissent by means of un appariement de bases localisé. « Avec l’aide de brins courts avec des séquences appropriées, nous pouvons relier des régions spécifiques de longues molécules d’ADN ensemble, un peu comme previous des constructions tridimensionnelles en pliant une feuille de papier plate de certaines manières », comme le professeur Tim Liedl de la Faculté de physique à LMU explique.

Liedl a maintenant utilisé l’ADN origami pour construire des objets chiraux, c’est-à-dire des constructions qui ne peuvent être superposées par aucune combinaison de rotation et de traduction. Au lieu de cela. Ces paires diffèrent souvent dans leurs propriétés physiques, par exemple dans le degré auquel elles absorbent la lumière polarisée. Cet effet peut être exploité de plusieurs manières. Par exemple, c’est la foundation de la spectroscopie CD (le « CD » signifie ici « dichroïsme circulaire »), une strategy qui est utilisée pour élucider la configuration spatiale globale des composés chimiques, et même des protéines entières.



En vue d’assembler des structures métalliques chirales, Liedl et son groupe ont synthétisé des buildings ADN-origami complexes qui fournissent des internet sites de liaison positionnés avec précision pour la fixation de nanoparticules d’or sphériques et en forme de bâtonnet. L’échafaudage sert donc de gabarit ou de moule pour le placement de nanoparticules à des positions prédéterminées et dans une orientation spatiale définie. « On peut assembler un objet chiral en se basant uniquement sur la disposition des nanoparticules d’or », explique Liedl

Transmission d'énergie par des nanoparticules d'or couplées à des constructions d'ADN

L’or n’est pas seulement chimiquement robuste, en tant que métal noble, il présente ce que l’on appelle des résonances plasmoniques de surface area. Les plasmons sont des oscillations électroniques cohérentes qui sont générées lorsque la lumière interagit avec la area d’une structure métallique. « On peut imaginer ces oscillations comme étant les ondes qui sont excitées lorsqu’une bouteille d’eau est secouée parallèlement ou perpendiculairement à son grand axe », explique Liedl.

Les nanoparticules d’or comme transmetteurs d’énergie

Les oscillations excitées dans des particules d’or spatialement contiguës peuvent se coupler les unes aux autres, et les plasmons dans les expériences de Liedl se comportent comme une impression et une image miroir, grâce à leur disposition chirale sur l’échafaudage origami. « Ceci est confirmé par nos mesures spectroscopiques sur CD », déclare Liedl. Dans les expériences, les constructions chirales sont irradiées avec une lumière polarisée circulairement et le niveau d’absorption est mesuré en pourcentage de l’entrée. Cela permet de distinguer les preparations pour droitiers et gauchers.

En principe, deux nanorods d’or devraient être suffisants pour la development de l’objet chiral, auto ils peuvent être disposés soit sous la forme d’un L ou d’un L. inversé Cependant, les tiges utilisées dans les expériences étaient relativement éloignées (à l’échelle nanométrique) et les plasmons excités dans l’un avaient peu d’effet sur ceux générés dans l’autre, c’est-à-dire que les deux étaient à peine couplés l’un à l’autre. Mais Liedl et ses collègues avaient un tour dans leurs manches. Grâce à une refonte appropriée de la framework de l’origami, ils ont pu positionner une nanosphère d’or entre la paire de tiges en forme de L, ce qui a effectivement amplifié le couplage. La spectroscopie CD a révélé la présence de transitions d’énergie, confirmant ainsi l’hypothèse que l’équipe avait dérivée des simulations.

Liedl envisage deux contextes potentiels dans lesquels ces nanostructures pourraient trouver une software pratique. Ils pourraient être utilisés pour détecter des virus, car or truck la liaison d’acides nucléiques viraux à une particule d’or amplifiera le sign CD. En outre, les émetteurs plasmoniques chiraux pourraient servir de modèles de dispositifs de commutation dans les ordinateurs optiques, dans lesquels des éléments optiques remplacent les transistors qui sont les bêtes de somme des ordinateurs électroniques.