Science：DNA掺杂的“超晶格”

材料牛注：研究人员开发了一种新技术，用于制造具有纳米结构的超材料，而这种纳米结构可以被赋予独特的光学特性。通过使用附着在DNA链上的可以根据要求缩小或拉伸的金纳米粒子，该研究团队能够改变材料的颜色，但未来的版本可能会通过这种机制来使材料转变成任何颜色，作为环境或医疗传感器，甚至是一个隐形装置。

为了开发新的材料结构，研究人员将自上而下的光刻技术与新的DNA驱动技术相结合。最终得到了纳米颗粒与DNA链结合在一起的“超晶格”。这些股线的长度可以根据某些刺激而改变，因此可以根据需要对材料的光学性质进行调整。

该研究的联合通讯作者Chad Mirkin说：“结构是设计新材料的一切，而现在我们有了一个新的方法来精确控制大面积的粒子结构。化学家和物理学家将能够建立接近无限种具有各种有趣属性的新结构，这些结构不能用任何已知的技术来制造。”

为了制造超晶格，研究人员首先用类似于制造计算机芯片的光刻技术在聚合物抗蚀剂上钻出小孔。由于这些孔只有一个纳米颗粒宽，所以它们形成了纳米颗粒落入的着陆垫。这些颗粒已经用DNA链进行了修饰，当第二个或第三个颗粒落在顶部时，它们全部结合在一起，着陆垫使其保持垂直堆叠。

对于他们的原型，西北大学的研究人员使用了金纳米粒子。当他们将材料浸泡在含有不同浓度乙醇的溶液中时，他们发现DNA链会改变长度，从而将材料的颜色从黑色变为红色，再变成绿色。

该研究的共同通讯作者Koray Aydin说：“调整超材料的光学性质是一个重大的挑战，我们的研究达到了迄今为​​止在光学超材料中实现的最高可调谐范围之一。我们的新型超材料平台——通过对金纳米颗粒的形状、大小和间距进行精确和极端的控制——对于下一代光学超材料和表面元件具有重要意义。”

研究人员说，通过他们的方法，科学家们可以在相对较大的区域内对粒子的精确布局施加大量的控制。通过改变所用纳米粒子的尺寸，形状和类型，材料工程师可以设计出几乎具备所有需要的光学性能的全新超材料。这可能包括几乎可以转变成所有可见颜色的设备，甚至包括能够弯曲光线以“隐身”的设备。

该研究已经发表在期刊Science上。

原文链接：DNA-doped "superlattices" could make for color-changing, cloaking materials

文献链接：Building superlattices from individual nanoparticles via template-confined DNA-mediated assembly

本文由材料人编辑部黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

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