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(jié)構(gòu)，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(zhì)領(lǐng)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(guī)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(shè)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(chǎn)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(shè)想容易，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，這種作用使兩個納米金顆粒結(jié)合在一起。墨金團隊進年發(fā)現(xiàn)，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(shù)可以制造出功能強大的傳感器，能檢測特定DNA鏈和蛋白質(zhì)。這種方法的取得初步成功，但要構(gòu)建新結(jié)構(gòu)晶體材料，每次都必須重新設(shè)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(jù)需要組裝成各種各樣的材料塊，并可以形成晶體材料。他們?nèi)匀焕肈NA鏈接金納米粒子的策略，不同的是將發(fā)夾樣雙鏈DNA，有一個單鏈DNA末端從納米顆粒環(huán)伸出，可與另外一個粒子的單鏈DNA末端結(jié)合。 在“關(guān)閉”狀態(tài)，發(fā)夾DNA不能與其它納米粒子的DNA結(jié)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(fā)夾DNA結(jié)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(jié)合，組裝形成目的晶體。這種方法實現(xiàn)了根據(jù)需要進行編程控制顆粒結(jié)合的目的。該小組還發(fā)現(xiàn)，利用不同DNA發(fā)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(jié)構(gòu)的組裝材料。也可以利用改變DNA發(fā)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(fā)表了他們的研究結(jié)果，報道了10種不同晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)墨金的說法，他們已經(jīng)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(shè)計。

　　這種技術(shù)在設(shè)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(fā)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(xiàn)各種控制。

責任編輯：王元

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