El ADN ha sido un bloque de construcción clave en nanotecnología desde los primeros reportes en la literatura de lo que se ha llamado auto-ensamble mediado por ADN. Materiales complejos con dimensiones a escala micrométrica y resolución a escala nanométrica se pueden crear aprovechando las características de reconocimiento molecular y auto-ensamble de la biomolécula ADN. Usando origami de ADN como mediador o molde, el proyecto plantea sintetizar nanoestructuras metálicas colocando nanopartículas de Au funcionalizadas en sitios específicos complementarios al molde de ADN en una geometría programada, para luego incrementar el tamaño de las nanopartículas de manera controlada por reducción de Ag, Pt y Pd en solución. Se compararan la morfología de las nanoestructuras metálicas obtenidas con Ag, Pt y Pd y se iniciará el estudio tentativo de su aplicación en fotónica, electrónica y catálisis. Se propondrán una diversidad de arreglos geométricos de nanopartículas de Au sobre el origami de ADN que al metalizarlas usando varios compuestos genere además prototipos de nanoalambres, nanobobinas, etc, para su aplicación en electrónica y como sitios catalíticos. El proyecto propone una técnica novedosa para auto-ensamblar nanoestructuras metálicas mediadas por ADN con alto control en su fabricación con potenciales aplicaciones en fotónica y electrónica que sería prácticamente imposible por técnicas convencionales de nanofabricación.

La facilidad en el diseño por medio de origami de ADN, abre la posibilidad de su uso en el desarrollo nanotecnológico del ADN en nanoestructuras con un gran potencial para la fabricación de nanomateriales para electrónica y fotónica. [12]. En una publicación reciente [13], hemos propuesto una estrategia para la construcción de dispositivos electrónicos y fotónicos. Esta se basa en el manejo y colocación precisa de nanopartículas metálicas en sustratos de origami de forma rectangular de ADN y su posterior metalización para incrementar el tamaño de las nanopartículas de manera controlada. Así, es posible unir nanopartículas metalizadas vecinas y formar una nanoestructura metálica continua pre-diseñada. El método de auto-ensamble consiste en las siguientes etapas y se muestra esquemáticamente en la figura 1: _x000D_ i) Preparación del sustrato de ADN, en este caso origami de ADN rectangular._x000D_ ii) Guiar y posicionar heteroelementos (órgánicas o inorgánicas), separadas por unos cuántos nanómetros de distancia, que se liguen al origami de ADN en sitios predeterminados con gran exactitud durante el preceso de hibridación._x000D_ iii) Estos heteroelementos pueden ser nanopartículas metálicas funcionalizadas de oro que se enlazan específicamente a los sitios de enlace complementarios de la secuencia conocida en el origami de ADN._x000D_ iv) Metalización en solución de las nanopartículas metálicas para hacerlas crecer al tamaño deseado por reducción de plata, plaadio y platino en su superficie, y uniéndolas, si así se desea, con las nanopartículas contiguas._x000D_ La principal contribución del proyecto propuesto es desarrollar una metodología confiable para fabricar nanoestrucuras metálicas basadas en técnicas bioquímicas que involucren reconocimiento molecular y auto-ensamble, siendo ADN el paradigma, con potenciales aplicaciones en electrónica y fotónica. La mayoría de las etapas de la síntesis de las nanoestructuras se realizará en solución, contrario a lo que ocurre en la mayoría de los métodos convencionales usados actualmente que requieren de sofisticados y costosos sistemas de ultra alto vacío. El método planteado aquí es sencillo, de bajo costo e idóneo como una interfaz con métodos de litográficos de miniaturización para la integración de otras componentes._x000D_ Mientras que el desarrollo de sistemas de auto-ensamble para la nanofabricación por amplificación (bottom-up), opuesto al método tradicional por miniaturización (top-down), ha sido una meta largamente buscada, la virtud particular de la presente propuesta es el resultado de la convergencia de avances recientes en metodologías basadas en el auto-ensamble de ADN y ciencia de superficies, sobre todo modificación superficial. La unión tersa de estas técnicas de fabricación promete tender un puente entre los métodos “bottom-up” y “top-down”’ y posibilitan la construcción eficiente de una nueva generación de dispositivos electrónicos y/o fotónicos basados en nanoestructuras auto-ensambladas._x000D_ La geometría más conveniente para el elemento que sirva como mediador en la fabricación de las nanoestructuras metálicas será el origami de ADN de forma rectangular con dimensiones de 70 nm × 90 nm. Otra contribución importante y novedosa al proyecto será la colocación de nanopartíçulas de Au de 5 nm y 10 nm de tamaño de manera precisa en las esquinas del sustrato de origami de ADN, al principio, y, posteriormente, en otras geometrías. Como se sabe, los plasmones de superficie en nanopartículas de Au y Ag se acoplan fuertemente a campos electromagnéticos, luz, y producen espectros de dispersión (scattering) intensos en el visible. La intensidad de los espectros de nanopartículas metálicas depende fuertemente del tamaño y forma. El espectro de dispersión de una sola nanopartícula metálica de 20 nm de tamaño, o más grande, se puede observar por microscopía de campo obscura (dark-field microscopy). Si dos más nanopartículas se aproximan, sus plasmones se acoplan y la frecuencia de resonancia cambia como función de la separación. Un corrimiento en la longitud de onda hacia el rojo en el espectro electromagnético ocurre debido a la interferencia constructiva entre las nanopartículas para una distancia óptima entre ellas. Una aplicación inmediata de este principio es un “nanolente”. Otra aplicación potencial es en electrónica ys que la metodología propuesta en el proyecto permitiría la fabricación de nanoestructuras unidimensionales como nanoalambres con una longitud aproximada del origami de ADN, aproximadamente 100 nm._x000D_ De aquí que se planea estudiar la metalización de nanopartículas de Au (5 nm, 10 nm) por reducción de Ag, Pd y Pt en solución sobre un sustrato de origami de ADN e investigar sus potenciales aplicaciones de las nanoestructuras metálicas obtenidas en fotónica y electrónica._x000D_ _x000D_