科學家只使用微量DNA可將納米金顆粒組裝成成各種晶體結構，光照或用新的催化反應可以讓這種自組織顆粒改變形狀。密歇根大學化學家Sharon Glotzer認為，這一研究非常令人激動，是多功能物質領域的一大進步。華盛頓大學化學家David Ginger也認為，這正是納米研究者的夢想。兩位都不是該研究論文作者。

納米材料

　　這一夢想最早源自于幾十年前，當化學家掌握了合成小于100納米團簇的原子顆粒的方法，科學家很快開始尋找控制這些納米顆粒按照規定方式進行組裝的手段，以制造出新材料。

　　今天很少有這種材料。一個例外是用于電信設備和條形碼掃描儀的激光材料。這些材料是通過表面一層層疊加產生，造價非常昂貴，也難以進行大尺寸制造。納米顆粒自組裝能提供一種新的制造大尺寸材料的方法，可以使這類材料造價降低。但是這種概念設想容易，實現非常困難。一種行之有效的方法是由西北大學化學家乍得墨金等首先建立的，他們用單鏈DNA片段對納米金顆粒外表面進行修飾，然后用這些DNA片段的互補鏈像拉鏈一樣鏈接附近的納米金顆粒。 當分離的納米金顆粒靠近后，互補DNA片段形成雙鏈結構，這種作用使兩個納米金顆粒結合在一起。墨金團隊進年發現，使用這個策略，可以將涂上不同序列的粒子組裝成不同類型的晶體。利用這種技術可以制造出功能強大的傳感器，能檢測特定DNA鏈和蛋白質。這種方法的取得初步成功，但要構建新結構晶體材料，每次都必須重新設計DNA連接子。 墨金小組最新這一研究對這一方法進行了重要修改，他們使用可變形納米粒子，這種納米粒子能根據需要組裝成各種各樣的材料塊，并可以形成晶體材料。他們仍然利用DNA鏈接金納米粒子的策略，不同的是將發夾樣雙鏈DNA，有一個單鏈DNA末端從納米顆粒環伸出，可與另外一個粒子的單鏈DNA末端結合。 在“關閉”狀態，發夾DNA不能與其它納米粒子的DNA結合，可以在這種納米溶液中增加另外一個短鏈DNA，這種DNA可以與發夾DNA結合并使后者粘性單鏈暴露出來，這種暴露的粘性片段可以使這些顆粒與對應的顆粒結合，組裝形成目的晶體。這種方法實現了根據需要進行編程控制顆粒結合的目的。該小組還發現，利用不同DNA發夾類型，可以有按照需要啟動不同納米顆粒，允許研究人員選擇目標顆粒作為晶體結構的組裝材料。也可以利用改變DNA發卡長度提高對晶體形成的更多控制。墨金小組今日（2016/2/5）在《科學》發表了他們的研究結果，報道了10種不同晶體結構。根據墨金的說法，他們已經成功建立了500多種不同的晶體類型，意味著他們可以任意進行材料設計。

　　這種技術在設計新型光學材料方法非常有價值，嚴格控制納米粒子的間距能制造出能傳輸、反射和發射特定波長光的水晶材料。墨金說，這好像是生物體一樣利用DNA實現各種控制。

責任編輯：王元

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