研究人員發明出可隱身的超級材料！通過拉抻DNA長度就能改變顏色

導語：電影中，哈利波特可以用自己的「隱形斗篷」輕鬆實現隱身的功能，然而在現實中，這項技術卻一直沒有取得較大的突破，而主要原因是材料科學領域的相關進展緩慢，此前也一度有報道說實驗室發明了隱形材料，但大多都是無果而終。而近日，一組研究人員開創性的將納米技術與DNA研究相結合，發明了一種可以改變了光學性質的新材料。隱形衣似乎不遠了。

目前，科學家們已經開發出一種可以在納米尺度上製造超級材料的新技術。這種超級材料可以運用其特殊的光學性能進行調諧（tuning）。研究小組利用附著在DNA鏈上的金納米粒子，根據需求對其進行收縮和拉伸，從而改變材料的顏色。而在未來，我們可以運用同樣的機理轉化任何顏色，來製造環境或醫療中的感測器，甚至是隱形斗篷。

圖|一個藝術家製作的被金納米粒子所修飾的「超晶格」，它可以改變材料的光學性質。

為了開發新的材料結構，研究人員將光刻技術與一種新的DNA驅動技術全面結合起來，得到了一些納米粒子與DNA鏈結合在一起的「超晶格」。這些線的長度會根據特定的刺激而改變，所以材料的光學性質可以根據需要調整。

「在設計新材料時，結構就是一切，現在，我們有了新方法來精確控制大面積的粒子結構，」研究者查德·米爾金說。「雖然這些結構不可能由任何已知的技術構成，但化學家和物理學家將能夠運用這些材料本身帶有的各種各樣有趣的特性來建造出無窮無盡的新結構。」

為了製造超晶格，研究人員首先使用類似於製造電腦晶元的光刻技術在聚合物上鑽了一個小孔。這些孔僅僅只有一個納米顆粒那麼寬，所以它們將被當作為納米顆粒量身定做的著陸墊。這些粒子已經被DNA鏈修飾過，當第二個或者第三個納米顆粒掉落在頂部時，它們會結合在一起，而著陸墊將它們保持在一個垂直的堆棧狀態。

這種結構的原型最早來源於西北大學的研究人員使用的黃金納米顆粒。研究者發現，當他們將這些物質放置在含有不同濃度乙醇的溶液中時，DNA鏈會改變長度，進而改變材料的顏色——從黑色到紅色，再到綠色。

「調諧超級材料的光學特性是一個非常重要的挑戰，我們的研究已經達到了迄今為止光學超材料的最高可調範圍，」該研究的共同研究者Koray Aydin說。「我們的新型超材料平台是在對黃金納米粒子形狀、尺寸和間距的極端精確的控制下實現的，這為下一代光學超級材料和超級平面材料的發展打下了堅實的基礎。

研究人員說，科學家利用他們的方法，可以對相對較大的區域內粒子的精確布局進行更精準地控制。通過改變納米顆粒的大小、形狀和類型，材料工程師可以根據需要設計出全新的超材料。這可能包括可以使改變任何可見的顏色的裝置，甚至是能將光線彎曲成「斗篷」的材料。

編輯 | 譚冰玥

審校 | Soybean

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