Un equipo internacional de científicos ha logrado un avance significativo en el diseño de materiales al utilizar cadenas de ADN como bloques de construcción programables. Este trabajo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, ha dado origen a lo que se conoce como superredes moiré de ADN, estructuras complejas que pueden guiar la luz, dirigir vibraciones y controlar electrones. Liderados por la investigadora Na Liu, el equipo ha demostrado que estas estructuras son capaces de autoensamblarse de manera precisa, gracias a instrucciones codificadas directamente en las propias cadenas de ADN, lo que representa un avance notable en la nanotecnología.
Las superredes moiré de ADN se crean a partir de «semillas» de ADN cuya forma y estructura helicoidal definen la geometría del material resultante. Estas semillas actúan como guías que permiten el ensamblaje automático de cadenas más pequeñas, conocidas como SSTs (azulejos de cadena sencilla). La investigación subraya la precisión de este método, que permite controlar el ángulo de torsión entre las capas con desviaciones menores a 2°. Esto resulta en la creación de estructuras bilaminares y trilaminares, que exhiben un patrón moiré emergente, una superposición de redes con ligeras diferencias de orientación, lo que ha sido un hito en la obtención de estructuras a nivel atómico.
A diferencia de otras superredes, como las que se crean al superponer capas de grafeno, que requieren técnicas complejas y costosas, las superredes de ADN se autoensamblan en soluciones líquidas. Este proceso es posible gracias a la nucleación dirigida, donde áreas específicas de la semilla de ADN actúan como puntos de captura para las SSTs. Los investigadores han experimentado con diferentes diseños de semillas, logrando estructuras con simetrías complejas que presentan propiedades físicas únicas. Este método proporciona un crecimiento controlado y preciso en tres dimensiones, lo que es esencial para aplicaciones futuras en diversas industrias.
Las posibilidades de estas superredes moiré se extienden a múltiples aplicaciones tecnológicas. En el campo de la óptica, podrían funcionar como guías de onda o lentes personalizadas, mientras que en el ámbito de los materiales metamórficos, tienen el potencial de transformar propiedades mecánicas o acústicas según su diseño interno. Además, en espintrónica, las redes de ADN pueden servir como plataformas para investigar fenómenos cuánticos, aprovechando su capacidad de actuar como filtros de espín. Estos desarrollos marcan un paso adelante hacia la creación de nuevas tecnologías que pueden reescribir las reglas de la computación.
Este estudio representa un cambio de paradigma en la concepción de materiales estructurados. En lugar de modificar sustancias existentes, el enfoque se basa en organizar moléculas que no existen naturalmente para crear estructuras artificiales con propiedades diseñadas. Esta técnica ofrece un control espacial preciso que es difícil de lograr con otros materiales tradicionales. En resumen, se presenta una forma innovadora de diseñar materiales funcionales, moviéndose desde la escala molecular hacia arriba, lo que puede tener implicaciones significativas para el futuro de la fabricación y el desarrollo tecnológico.
