科学家只使用微量DNA可将纳米金颗粒组装成成各种晶体结构，光照或用新的催化反应可以让这种自组织颗粒改变形状。密歇根大学化学家Sharon Glotzer认为，这一研究非常令人激动，是多功能物质领域的一大进步。华盛顿大学化学家David Ginger也认为，这正是纳米研究者的梦想。两位都不是该研究论文作者。

纳米材料

　　这一梦想最早源自于几十年前，当化学家掌握了合成小于100纳米团簇的原子颗粒的方法，科学家很快开始寻找控制这些纳米颗粒按照规定方式进行组装的手段，以制造出新材料。

　　今天很少有这种材料。一个例外是用于电信设备和条形码扫描仪的激光材料。这些材料是通过表面一层层叠加产生，造价非常昂贵，也难以进行大尺寸制造。纳米颗粒自组装能提供一种新的制造大尺寸材料的方法，可以使这类材料造价降低。但是这种概念设想容易，实现非常困难。一种行之有效的方法是由西北大学化学家乍得墨金等首先建立的，他们用单链DNA片段对纳米金颗粒外表面进行修饰，然后用这些DNA片段的互补链像拉链一样链接附近的纳米金颗粒。 当分离的纳米金颗粒靠近后，互补DNA片段形成双链结构，这种作用使两个纳米金颗粒结合在一起。墨金团队进年发现，使用这个策略，可以将涂上不同序列的粒子组装成不同类型的晶体。利用这种技术可以制造出功能强大的传感器，能检测特定DNA链和蛋白质。这种方法的取得初步成功，但要构建新结构晶体材料，每次都必须重新设计DNA连接子。 墨金小组最新这一研究对这一方法进行了重要修改，他们使用可变形纳米粒子，这种纳米粒子能根据需要组装成各种各样的材料块，并可以形成晶体材料。他们仍然利用DNA链接金纳米粒子的策略，不同的是将发夹样双链DNA，有一个单链DNA末端从纳米颗粒环伸出，可与另外一个粒子的单链DNA末端结合。 在“关闭”状态，发夹DNA不能与其它纳米粒子的DNA结合，可以在这种纳米溶液中增加另外一个短链DNA，这种DNA可以与发夹DNA结合并使后者粘性单链暴露出来，这种暴露的粘性片段可以使这些颗粒与对应的颗粒结合，组装形成目的晶体。这种方法实现了根据需要进行编程控制颗粒结合的目的。该小组还发现，利用不同DNA发夹类型，可以有按照需要启动不同纳米颗粒，允许研究人员选择目标颗粒作为晶体结构的组装材料。也可以利用改变DNA发卡长度提高对晶体形成的更多控制。墨金小组今日（2016/2/5）在《科学》发表了他们的研究结果，报道了10种不同晶体结构。根据墨金的说法，他们已经成功建立了500多种不同的晶体类型，意味着他们可以任意进行材料设计。

　　这种技术在设计新型光学材料方法非常有价值，严格控制纳米粒子的间距能制造出能传输、反射和发射特定波长光的水晶材料。墨金说，这好像是生物体一样利用DNA实现各种控制。

责任编辑：王元

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