La stampa tridimensionale permette di ottenere una vasta scala di prodotti, con utilizzi svariati, anche in ambito medico o scientifico. I materiali nanostrutturati 3D, che possono condurre elettricità senza resistenza, quindi dei veri e proprio superconduttori, potrebbero essere utilizzati in una gamma di dispositivi quantistici molto ampia. Tuttavia, gli strumenti di fabbricazione tradizionali come la litografia sono stati limitati a nanostrutture a due dimensioni, con film sottili.
In merito a ciò, dei ricercatori hanno sviluppato una piattaforma per realizzare nano-architetture superconduttive 3D con un’organizzazione prescritta. Come riportato su Nature Communications, questa piattaforma si basa sull’autoassemblaggio del DNA nelle forme 3D desiderate su nanoscala. Nell’autoassemblaggio del DNA, un singolo lungo filamento di DNA viene piegato da fili “fiocco” complementari più corti in punti specifici, simile all’origami, l’arte giapponese di piegare la carta.
Il superconduttore 3D simile al DNA
Per realizzare l’impalcatura di questo superconduttore, gli scienziati di Brookhaven e Columbia Engineering hanno prima progettato “cornici” origami di DNA di forma ottaedrica. Aaron Michelson, uno studente che ha partecipato allo studio, ha applicato una strategia programmabile dal DNA in modo che questi frame si assemblino nei reticoli desiderati. Quindi, ha utilizzato una tecnica chimica per rivestire i reticoli del DNA con silice, solidificando le costruzioni originariamente morbide, che richiedevano un ambiente liquido per preservare la loro struttura.
Il team ha adattato il processo di fabbricazione in modo che le strutture fossero fedeli al loro design. Questi esperimenti hanno dimostrato che l’integrità strutturale è stata preservata dopo aver rivestito i reticoli del DNA. “Nella sua forma originale, il DNA è completamente inutilizzabile per l’elaborazione con i metodi nanotecnologici convenzionali”, ha detto Michelson. “Ma una volta rivestito il DNA con silice, abbiamo un’architettura 3D meccanicamente robusta su cui possiamo depositare materiali inorganici utilizzando questi metodi. Questo è analogo alla nanofabbricazione tradizionale, in cui materiali preziosi vengono depositati su substrati piatti, tipicamente silicio, per aggiungere funzionalità.”
Foto di Brookhaven National Laboratory