Silvret som används av Beth Gwinns forskargrupp vid UC Santa Barbara har ett värde långt över dess värde som en vara, även om det används i mycket små mängder.

Gruppen arbetar med den ädla metallen för att skapa silverkluster i nanoskala med unika fluorescerande egenskaper. Dessa egenskaper är viktiga för en mängd olika avkänningstillämpningar inklusive biomedicinsk avbildning.

Teamets senaste forskning publiceras i en utvald artikel i månadens nummer av ACS Nano , en tidskrift från American Chemical Society. Forskarna placerade silverkluster på programmerade platser på en brödbräda i nanoskala, en konstruktionsbas för prototypframställning av fotonik och elektronik. "Vår "brödbräda" är ett DNA-nanorör med utrymmen programmerade 7 nanometer från varandra, " sa huvudförfattaren Stacy Copp, en doktorand vid UCSB:s institution för fysik.

"På grund av den starka interaktionen mellan DNA och metallatomer, det är ganska utmanande att designa DNA breadboards som håller sin önskade struktur när dessa nya interaktioner introduceras, sa Gwinn, professor vid UCSB:s institution för fysik. "Stacys arbete har visat att inte bara kan brödbrädan behålla sin form när silverkluster är närvarande, den kan också placera arrayer av många hundra kluster som innehåller identiska antal silveratomer - en anmärkningsvärd grad av kontroll som är lovande för att förverkliga nya typer av nanoskala fotonik."

Resultaten av denna nya form av DNA-nanoteknik adresserar svårigheten att uppnå enhetliga partikelstorlekar och former. "För att göra fotoniska arrayer med hjälp av en självmonteringsprocess, du måste kunna programmera positionerna för klustren du lägger på arrayen, " Copp förklarade. "Detta papper är den första demonstrationen av detta för silverkluster."

Färgerna på klustren bestäms till stor del av DNA-sekvensen som sveper runt dem och styr deras storlek. För att skapa ett positionerbart silverkluster med DNA-programmerad färg, forskarna konstruerade en bit DNA med två delar:en som sveper sig runt klustret och den andra som fäster på DNA-nanoröret. "Ur nanoröret sticker korta DNA-strängar som fungerar som dockningsstationer för silverklustrens värdsträngar, " förklarade Copp.

Forskargruppens team av forskare och forskare kan ställa in silverklustren för att fluorescera i ett brett spektrum av färger, från blågrönt hela vägen till det infraröda - en viktig prestation eftersom vävnader har fönster med hög transparens i det infraröda. Enligt Copp, Biologer letar alltid efter bättre färgämnesmolekyler eller andra infraröda föremål att använda för avbildning genom en vävnad.

"Människor använder redan liknande silverklusterteknologier för att känna av kvicksilverjoner, små bitar av DNA som är viktiga för mänskliga sjukdomar, och ett antal andra biokemiska molekyler, ", sa Copp. "Men det finns mycket mer du kan lära dig genom att sätta silverklustren på en brödbräda istället för att göra experiment i ett provrör. Du får mer information om du kan se en rad olika molekyler samtidigt."

Den modulära designen som presenteras i denna forskning innebär att dess steg-för-steg-process lätt kan generaliseras till silverkluster av olika storlekar och till många typer av DNA-ställningar. Tidningen leder läsarna genom processen att skapa DNA som stabiliserar silverkluster. Detta nyligen skisserade protokoll erbjuder utredare en ny grad av kontroll och flexibilitet inom det snabbt växande området nanofotonik.

Det övergripande temat för Copps forskning är att förstå hur DNA styr storleken och formen på själva silverklustren och sedan ta reda på hur man kan använda det faktum att dessa silverkluster stabiliseras av DNA för att bygga upp nanoskala.

"Det är utmanande eftersom vi inte riktigt förstår växelverkan mellan silver och DNA bara av sig själv, ", sa Copp. "Så en del av det jag har gjort är att använda stora datamängder för att skapa en bank av arbetssekvenser som vi har publicerat så att andra forskare kan använda dem. Vi vill ge forskare verktyg för att designa dessa typer av strukturer på ett intelligent sätt istället för att bara behöva gissa."

Tidningens erkännanden inkluderar en hängivenhet till "de elever som förlorade sina liv i Isla Vista-tragedin och till modet hos de första som svarade, vars osjälviska handlingar räddade många liv."