ДНК-оригами: путь к улучшению телевизоров и устройств виртуальной реальности

Самые современные телевизоры с плоским экраном, оснащенные квантовыми точками, доставляют настоящее удовольствие своим владельцам. Однако создание ближайших родственников точек — квантовых стержней — оказалось гораздо более сложной задачей. Именно квантовые стержни способны управлять поляризацией и цветом света, открывая новые возможности для создания трехмерных изображений в виртуальной реальности.


Ведущие инженеры из Массачусетского технологического института разработали новый, передовой метод для сборки массивов квантовых стержней. Их секрет? Использование ДНК-оригами — уникальных каркасов, созданных из свернутой ДНК. Этот метод позволил исследователям точно контролировать ориентацию стержней, что является ключевым фактором для определения поляризации излучаемого массивом света. Такое усовершенствование способствует созданию более реалистичных и объемных виртуальных сцен.


— Марк Бате, профессор биологической инженерии и старший автор исследования.

Лаборатория Бате на протяжении последних 15 лет активно занимается созданием наноразмерных структур из ДНК, известных также как ДНК-оригами. Генетический материал является идеальным инструментом для создания малых структур, благодаря своей стабильности и способности программирования. ДНК-оригами могут быть использованы в создании различных материалов и технологий, включая доставку лекарств и создание биосенсоров.

Заметное место в работе, опубликованной в журнале Science Advances, занимают постдоки Чи Чен и Синь Луо из Массачусетского технологического института.
Исследователи разработали вычислительные методы, позволяющие создавать нужные наноразмерные формы с помощью ДНК-оригами. Они также разработали масштабируемые методы изготовления, включая интеграцию квантовых точек в материалы на основе ДНК.

В предыдущем исследовании Марк Бате и Чи Чен продемонстрировали возможность создания квантовых точек в нужных положениях с помощью биологического производства. Поэтому они решили применить этот метод и сотрудничали с лабораторией Роберта Макфарлейна для решения проблемы организации квантовых стержней в массивы. Оказалось, что это не простая задача, так как стержни должны быть выровнены в одном направлении.

Существующие методы создания выровненных массивов квантовых стержней с использованием механического трения или электрических полей оказались ограниченными. Но благодаря новому способу присоединения квантовых стержней к ромбовидным структурам ДНК-оригами удалось достичь нужного расстояния между стержнями. На поверхности структуры ДНК сошлись вместе, будто собирались в паззле.