Самосборка

Самосборка (англ. Self-assembly) - это термин для описания процессов, в результате которых неорганизованные системы благодаря специфическому, местному взаимодействию компонентов систем приходят к упорядоченному состоянию.
Самосборка бывает как статической, так и динамической. В случае статической самосборки организующаяся система приближается к состоянию равновесия, уменьшая свою свободную энергию.
В случае же динамической самосборки более корректным является использование термина "самоорганизация". Самоорганизация (СО) в классических терминах может быть описана как спонтанная и обратимая организация молекулярных единиц в упорядоченную структуру с помощью нековалентных взаимодействий. Спонтанность означает, что взаимодействия, ответственные за образование самособранной системы, проявляются в локальных масштабах, другими словами, наноструктура строит саму себя.
Самособранный монослой (ССМ) представляет собой упорядоченный слой амфифильных молекул, у которых один конец, или "головная группа" проявляют специфическое сродство к подложке монослоя. Выбор типа головной группы зависит от приложения ССМ. Обычно головная группа присоединена к алкильной цепочке, у которой концевая часть может быть изменена (например, добавлением ОН-, NH3-, или COOH- групп) для получения разнообразия смачивающих и поверхностных свойств. Выбирается подходящая подложка для взаимодействия с головной группой. Подложки могут быть как плоскими, например, силикон или металлы, или так и неровными, например, наночастицы. Тиолы и дисульфиды наиболее часто используются на подложках из благородных металлов. Обычно используется золото, которое инертно, совместимо с биологическими материалами и легко в получении. Его также удобно использовать в литографии, что важно для применения наноэлектромеханических систем (НЭМС). На неметаллических оксидных поверхностях обычно используются силаны.
Молекулярная самосборка в отличие от "нисходящего" подхода нанотехнологий, например, литографии, где желаемая наноструктура появляется из большей по размеру заготовки, является важной составляющей "восходящего" подхода, где желаемая наноструктура является результатом своеобразного программирования формы и функциональных групп молекул. Одним из очевидных применений молекулярной самосборки является создание нового поколения микрочипов. Примером нынешнего использования молекулярной самосборки являются ДНК-нанотехнологии. В них используется восходящий подход, когда уникальные молекулярные свойства ДНК и других нуклеиновых кислот приводят к самосборке ДНК-комплексов с требуемыми свойствами. В данном случае ДНК используется скорее как структурный материал, а не носитель биологической информации, например, для изготовления двумерных периодических решеток (используется метод, называемый "ДНК-оригами") или трехмерных структур в форме полиэдров.

Тезаурус

Самосборка (Self-assembly)

Тематический раздел (поле):  Действие / операция

Функциональный разряд:  Наноинженерия; Нанобиотехнологии; Нанотехнологии ТЭК; Нанотехнологии для безопасности; Наноэлектроника

Аскрипторы:  Молекулярная самосборка, самоорганизация, спонтанная самосборка, статическая самосборка, динамическая самосборка

Отношения иерархические (род-вид):  Самосборка → Методы формирования наноматериалов→ Получение, диагностика и сертификация наноразмерных систем → Нанотехнологии

Отношения ассоциативные:  Самосборка ~ Технология «снизу-вверх», Подложка, Упорядоченная структура, Монослой, Наноэлектромеханические системы, Микрочип, ДНК-нанотехнологии, ДНК - оригами

Литература по теме:

1. F. H. Beijer, H. Kooijman, A. L. Spek, R. P. Sijbesma & E. W. Meijer (1998). "Self-Complementarity Achieved through Quadruple Hydrogen Bonding". Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1-2): 75–78.
2. J.-M. Lehn (1988). "Perspectives in Supramolecular Chemistry-From Molecular Recognition towards Molecular Information Processing and Self-Organization". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 27 (11)
3. C. Mao, W. Sun & N. C. Seeman (1997), "Assembly of Borromean rings from DNA", Nature 386 (6621): 137–138
4. K. S. Chichak, S. J. Cantrill, A. R. Pease, S.-H. Chen, G. W. V. Cave, J. L. Atwood & J. F. Stoddart (2004), "Molecular Borromean Rings", Science 304 (5675): 1308–1312,
5. C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, R. C. Mucic & J. J. Storhoff (1996). "A DNA-based method for rationally assembling nanoparticles into macroscopic materials". Nature 382 (6592): 607–609
6. H. Yan, S. H. Park, G. Finkelstein, J. H. Reif & T. H. Labean (2003), "DNA-Templated Self-Assembly of Protein Arrays and Highly Conductive Nanowires", Science 301 (5641): 1882–1884
7. Rothemund PWK, Papadakis N, Winfree E (2004) Algorithmic Self-Assembly of DNA Sierpinski Triangles. PLoS Biol 2(12)
8. Pelesko, J.A., (2007) Self Assembly: The Science of Things That Put Themselves Together, Chapman & Hall/CRC Press
9. Статья Self-assembly из Wikipedia, свободной энциклопедии. Доступно под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike