Molecular self-assembly
રસાયણશાસ્ત્ર અને સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં, મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા અણુઓ બહારના સ્રોતમાંથી માર્ગદર્શન અથવા વ્યવસ્થાપન વિના વ્યાખ્યાયિત ગોઠવણી અપનાવે છે. સ્વ-સંયોજનના બે પ્રકાર છેઃ આંતરઆણ્વિક અને અંતઃઆણ્વિક. સામાન્ય રીતે, મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી શબ્દ પહેલાનો ઉલ્લેખ કરે છે, જ્યારે બાદમાં વધુ સામાન્ય રીતે ફોલ્ડિંગ કહેવામાં આવે છે. સુપરમોલેક્યુલર સિસ્ટમો મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી એ સુપરમોલેક્યુલર રસાયણશાસ્ત્રમાં એક મુખ્ય ખ્યાલ છે. આનું કારણ એ છે કે આવી પ્રણાલીઓમાં અણુઓનું સંયોજન બિન-સહસંયોજક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ (દા. ત., હાઇડ્રોજન બંધન, ધાતુ સંકલન, હાઇડ્રોફોબિક દળો, વેન ડર વાલ્સ દળો, પાઈ-સ્ટેકિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને/અથવા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક) તેમજ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નિર્દેશિત થાય છે. સામાન્ય ઉદાહરણોમાં સર્ફેક્ટન્ટ અણુઓ દ્વારા કોલોઇડ્સ, બાયોમોલેક્યુલર કન્ડેન્સેટ્સ, મિસેલ્સ, વેસિકલ્સ, લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ તબક્કાઓ અને લેંગમુઇર મોનોલેયર્સની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. સુપરમોલેક્યુલર એસેમ્બલીના વધુ ઉદાહરણો દર્શાવે છે કે મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલીનો ઉપયોગ કરીને વિવિધ આકારો અને કદ મેળવી શકાય છે. મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી પડકારજનક મોલેક્યુલર ટોપોલોજીના નિર્માણને મંજૂરી આપે છે. એક ઉદાહરણ બોરોમિયન રિંગ્સ છે, ઇન્ટરલોકિંગ રિંગ્સ જેમાં એક રિંગને દૂર કરવાથી અન્ય દરેક રિંગ્સને ખોલવામાં આવે છે. બોરોમિયન રિંગ્સના મોલેક્યુલર એનાલોગ તૈયાર કરવા માટે ડીએનએનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. તાજેતરમાં, બિન-જૈવિક બિલ્ડિંગ બ્લોક્સનો ઉપયોગ કરીને સમાન માળખું તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે. જૈવિક પ્રણાલીઓ મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી જીવંત સજીવોમાં જૈવિક મેક્રોમોલેક્યુલર એસેમ્બલી અને બાયોમોલેક્યુલર કન્ડેન્સેટ્સના નિર્માણને આધાર આપે છે, અને તેથી તે કોષોના કાર્ય માટે નિર્ણાયક છે. તે પટલ રચવા માટે લિપિડ્સના સ્વ-એસેમ્બલીમાં પ્રદર્શિત થાય છે, વ્યક્તિગત સ્ટ્રેન્ડ્સના હાઇડ્રોજન બંધન દ્વારા ડબલ હેલિકલ ડીએનએની રચના અને ચતુર્થ માળખા બનાવવા માટે પ્રોટીનની એસેમ્બલી. અદ્રાવ્ય એમીલોઇડ રેસામાં ખોટી રીતે ફોલ્ડ કરેલા પ્રોટીનનું મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી ચેપી પ્રિયોન-સંબંધિત ન્યુરોડિજનરેટિવ રોગો માટે જવાબદાર છે. નેનોસ્કેલ માળખાઓનું મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી નોંધપાત્ર β-કેરાટિન લેમેલ/સેટે/સ્પેટ્યુલા માળખાના વિકાસમાં ભૂમિકા ભજવે છે જેનો ઉપયોગ ગેકોસને દિવાલો પર ચઢવાની અને છત અને ખડકના ઉપલા ભાગોને વળગી રહેવાની ક્ષમતા આપવા માટે થાય છે. પ્રોટીન મલ્ટીમર્સ જ્યારે જનીન દ્વારા એન્કોડ કરાયેલ પોલિપેપ્ટાઇડની બહુવિધ નકલો સંકુલ બનાવવા માટે સ્વ-ભેગા થાય છે, ત્યારે આ પ્રોટીન માળખાને "મલ્ટીમર" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જનીનો કે જે મલ્ટીમર બનાવતા પોલિપેપ્ટાઇડ્સને એન્કોડ કરે છે તે સામાન્ય લાગે છે. જ્યારે કોઈ ચોક્કસ જનીનના બે જુદા જુદા મ્યુટન્ટ એલીલ્સ દ્વારા ઉત્પાદિત પોલિપેપ્ટાઇડ્સમાંથી મલ્ટીમર રચાય છે, ત્યારે મિશ્ર મલ્ટીમર એકલા દરેક મ્યુટન્ટ્સ દ્વારા રચાયેલા અનમિક્સ્ડ મલ્ટીમર્સ કરતાં વધુ કાર્યાત્મક પ્રવૃત્તિ પ્રદર્શિત કરી શકે છે. આવા કિસ્સામાં, આ ઘટનાને ઇન્ટ્રાજેનિક કોમ્પ્લિમેન્ટેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જેહલેએ ધ્યાન દોર્યું હતું કે, જ્યારે પ્રવાહીમાં ડૂબી જાય છે અને અન્ય અણુઓ સાથે ભળી જાય છે, ત્યારે ચાર્જ વધઘટ બળો નજીકના પડોશીઓ જેવા સમાન અણુઓના જોડાણની તરફેણ કરે છે. નેનોટેકનોલોજી મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી એ નેનોટેકનોલોજીના તળિયેથી ઉપરના અભિગમોનું એક મહત્વપૂર્ણ પાસું છે. મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલીનો ઉપયોગ કરીને, અંતિમ (ઇચ્છિત) માળખું અણુઓના આકાર અને કાર્યાત્મક જૂથોમાં પ્રોગ્રામ કરવામાં આવે છે. લિથોગ્રાફી જેવી 'ટોપ-ડાઉન' તકનીકથી વિપરીત સ્વ-એસેમ્બલીને 'બોટમ-અપ' ઉત્પાદન તકનીક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જ્યાં ઇચ્છિત અંતિમ માળખું દ્રવ્યના મોટા બ્લોકમાંથી કોતરવામાં આવે છે. મોલેક્યુલર નેનોટેકનોલોજીના અનુમાનિત દ્રષ્ટિકોણમાં, ભવિષ્યની માઇક્રોચીપ્સ મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલી દ્વારા બનાવી શકાય છે. જૈવિક પદાર્થો માટે મોલેક્યુલર સેલ્ફ-એસેમ્બલીનો ઉપયોગ કરીને નેનોસ્ટ્રક્ચરનું નિર્માણ કરવાનો એક ફાયદો એ છે કે તેઓ વ્યક્તિગત અણુઓમાં પાછા ઘટશે જેને શરીર દ્વારા તોડી શકાય છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી એ વર્તમાન સંશોધનનું એક ક્ષેત્ર છે જે નેનોટેકનોલોજીકલ લક્ષ્યો માટે તળિયેથી ઉપર, સ્વ-એસેમ્બલી અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે. ડીએનએ નેનોટેકનોલોજી ડીએનએ અને અન્ય ન્યુક્લિક એસિડના અનન્ય પરમાણુ ઓળખ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ ઉપયોગી ગુણધર્મો સાથે સ્વ-એસેમ્બલિંગ શાખાવાળા ડીએનએ સંકુલ બનાવવા માટે કરે છે. આમ ડીએનએનો ઉપયોગ જૈવિક માહિતીના વાહકને બદલે માળખાકીય સામગ્રી તરીકે થાય છે, જે જટિલ 2ડી અને 3ડી જાળીઓ (ટાઇલ-આધારિત તેમજ "ડીએનએ ઓરિગામિ" પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને) અને પોલિહેડ્રાના આકારમાં ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ જેવી રચનાઓ બનાવે છે. આ ડીએનએ માળખાઓનો ઉપયોગ ગોલ્ડ નેનોપાર્ટિકલ્સ અને સ્ટ્રેપ્ટાવિડિન પ્રોટીન જેવા અન્ય અણુઓની એસેમ્બલીમાં નમૂનાઓ તરીકે પણ કરવામાં આવે છે. દ્વિ-પરિમાણીય મોનોલેયર્સ ઇન્ટરફેસ પર અણુઓના એક સ્તરની સ્વયંસ્ફુરિત એસેમ્બલીને સામાન્ય રીતે દ્વિ-પરિમાણીય સ્વ-એસેમ્બલી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આવી એસેમ્બલીઓનું એક સામાન્ય ઉદાહરણ લેંગમુઇર-બ્લોડગેટ મોનોલેયર્સ અને સર્ફેક્ટન્ટ્સના મલ્ટીલેયર્સ છે. બિન-સપાટી સક્રિય અણુઓ પણ ક્રમબદ્ધ માળખામાં ભેગા થઈ શકે છે. બિન-સપાટી સક્રિય અણુઓ નક્કર ઇન્ટરફેસો પર ઉચ્ચ-ક્રમના આર્કિટેક્ચરમાં ભેગા થઈ શકે છે તે દર્શાવતા પ્રારંભિક સીધા પુરાવા સ્કેનીંગ ટનલિંગ માઇક્રોસ્કોપીના વિકાસ સાથે અને તેના પછી ટૂંક સમયમાં આવ્યા હતા. આખરે 2ડી આર્કિટેક્ચરની સ્વ-એસેમ્બલી માટે બે વ્યૂહરચનાઓ લોકપ્રિય બની, એટલે કે અલ્ટ્રા-હાઇ-વેક્યૂમ ડિપોઝિશનને અનુસરીને સ્વ-એસેમ્બલી અને સોલિડ-લિક્વિડ ઇન્ટરફેસ પર એનિલિંગ અને સ્વ-એસેમ્બલી. અત્યંત સ્ફટિકીય રચનાઓની રચના તરફ દોરી જતા અણુઓ અને પરિસ્થિતિઓની રચનાને આજે નેનોસ્કોપિક સ્કેલ પર 2D સ્ફટિક ઇજનેરીનું એક સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે. એસેમ્બલી થિયરી ફોલ્ડમર આઇસ-નાઇન મેક્રોમોલેક્યુલર એસેમ્બલી નેનોપાર્ટિકલ્સની સેલ્ફ-એસેમ્બલી સુપરમોલેક્યુલર એસેમ્બલી સંદર્ભો સુપરમોલેક્યુલર રસાયણશાસ્ત્ર સેલ્ફ-ઓર્ગેનાઇઝેશન એઆરઃ ટીજેએમઆઈએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએએ