DNA, en molekyl känd för att lagra de genetiska ritningarna för alla levande varelser, kan göra andra saker också. I en ny tidning, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) beskriver hur skräddarsydda enkelsträngar av DNA kan användas för att rena den mycket önskade "fåtölj"-formen av kolnanorör. Fåtöljformade enkelväggiga kolnanorör behövs för att göra "kvanttrådar" för låga förluster, långväga elöverföring och ledningar.

Enkelväggiga kolnanorör är vanligtvis ungefär en nanometer i diameter, men de kan vara miljoner nanometer långa. Det är som om du tog en enatoms tjock skiva av kolatomer, arrangerade i ett hexagonalt mönster, och krullade den till en cylinder, som att rulla ihop en bit kycklingnät. Om du har provat det senare, du vet att det finns många möjligheter, beroende på hur noggrant du matchar kanterna, från snyggt, perfekt matchade rader av hexagoner som ringer cylindern, till rader som sveper in sig i spiraler i olika vinklar — "kiraliteter" i kemistspråk.

Kiralitet spelar en viktig roll i nanorörsegenskaper. De flesta beter sig som halvledare, men några få är metaller. En speciell kiral form - det så kallade "fåtöljens kolnanorör" - beter sig som en ren metall och är den idealiska kvanttråden, enligt NIST-forskaren Xiaomin Tu.

Fåtöljs nanorör i kol kan revolutionera elkraftsystem, stora och små, säger Tu. Ledningar gjorda av dem förutspås leda el 10 gånger bättre än koppar, med mycket mindre förlust, vid en sjättedel av vikten. Men forskare står inför två hinder:att producera helt rena prover av fåtölje -nanorör, och "klona" dem för massproduktion. Den första utmaningen, som författarna noterar, har varit "ett svårfångat mål".

Att separera en speciell kiralitet av nanorör från alla andra börjar med att belägga dem för att få dem att spridas i lösning, som, lämnade åt sig själva, de kommer att klumpa ihop sig i en mörk massa. En mängd olika material har använts som dispergeringsmedel, inklusive polymerer, proteiner och DNA. NIST-tricket är att välja en DNA-sträng som har en speciell affinitet för den önskade typen av nanorör. I tidigare arbeten, *** Teamledaren Ming Zheng och kollegor visade DNA-strängar som kunde välja en av halvledarformerna av kolnanorör, ett lättare mål. I denna nya tidning, gruppen beskriver hur de metodiskt gick igenom enkla mutationer av det halvledarvänliga DNA:t för att "utveckla" ett mönster som istället föredrog de metalliska fåtöljernas nanorör.

"Vi tror att det som händer är att med rätt nanorör, DNA:t lindas spiralformigt runt röret, " förklarar Constantine Khripin, "och DNA-nukleotidbaserna kan ansluta till varandra på ett sätt som liknar hur de binder i dubbelsträngat DNA." Enligt Zheng, "DNA:t bildar den här täta pipan runt nanoröret. Jag älskar den här idén eftersom det är ett slags lås och nyckel. Nanoröret i fåtöljen är en nyckel som passar in i den här DNA-strukturen - du har den här typen av molekylär igenkänning."

När mål -nanorören är omslutna med DNA, standardkemitekniker såsom kromatografi kan användas för att separera dem från blandningen med hög effektivitet.

"Nu när vi har dessa rena nanorörsprover, " säger teammedlemmen Angela Hight Walker, "vi kan undersöka den underliggande fysiken hos dessa material för att ytterligare förstå deras unika egenskaper. Som ett exempel, Vissa optiska egenskaper som en gång troddes tyda på metalliska kolnanorör finns inte i dessa fåtöljprover."