Science：DNA摻雜的「超晶格」

材料牛注：研究人員開發了一種新技術，用於製造具有納米結構的超材料，而這種納米結構可以被賦予獨特的光學特性。通過使用附著在DNA鏈上的可以根據要求縮小或拉伸的金納米粒子，該研究團隊能夠改變材料的顏色，但未來的版本可能會通過這種機制來使材料轉變成任何顏色，作為環境或醫療感測器，甚至是一個隱形裝置。

為了開發新的材料結構，研究人員將自上而下的光刻技術與新的DNA驅動技術相結合。最終得到了納米顆粒與DNA鏈結合在一起的「超晶格」。這些股線的長度可以根據某些刺激而改變，因此可以根據需要對材料的光學性質進行調整。

該研究的聯合通訊作者Chad Mirkin說：「結構是設計新材料的一切，而現在我們有了一個新的方法來精確控制大面積的粒子結構。化學家和物理學家將能夠建立接近無限種具有各種有趣屬性的新結構，這些結構不能用任何已知的技術來製造。」

為了製造超晶格，研究人員首先用類似於製造計算機晶元的光刻技術在聚合物抗蝕劑上鑽出小孔。由於這些孔只有一個納米顆粒寬，所以它們形成了納米顆粒落入的著陸墊。這些顆粒已經用DNA鏈進行了修飾，當第二個或第三個顆粒落在頂部時，它們全部結合在一起，著陸墊使其保持垂直堆疊。

對於他們的原型，西北大學的研究人員使用了金納米粒子。當他們將材料浸泡在含有不同濃度乙醇的溶液中時，他們發現DNA鏈會改變長度，從而將材料的顏色從黑色變為紅色，再變成綠色。

該研究的共同通訊作者Koray Aydin說：「調整超材料的光學性質是一個重大的挑戰，我們的研究達到了迄今為止在光學超材料中實現的最高可調諧範圍之一。我們的新型超材料平台——通過對金納米顆粒的形狀、大小和間距進行精確和極端的控制——對於下一代光學超材料和表面元件具有重要意義。」

研究人員說，通過他們的方法，科學家們可以在相對較大的區域內對粒子的精確布局施加大量的控制。通過改變所用納米粒子的尺寸，形狀和類型，材料工程師可以設計出幾乎具備所有需要的光學性能的全新超材料。這可能包括幾乎可以轉變成所有可見顏色的設備，甚至包括能夠彎曲光線以「隱身」的設備。

該研究已經發表在期刊Science上。

文獻鏈接：Building superlattices from individual nanoparticles via template-confined DNA-mediated assembly

本文由材料人編輯部黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。

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