允許膠體自組裝μm和亞微米尺度的科學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。金剛石立方晶格是一種可以產(chǎn)生完整三維光子間隙的結(jié)構(gòu)，但在長(zhǎng)度和長(zhǎng)度相當(dāng)于可見(jiàn)光或紫外線(xiàn)波長(zhǎng)的尺度上仍然很難實(shí)現(xiàn)。

慕尼黑大學(xué)Gregor Posnjak和Tim Liedl等人展示了由來(lái)。 DNA 自組裝折紙的三維光子晶體，充當(dāng)精確可編程的斑片膠體。研究人員基于DNA的納米四足體結(jié)晶為金剛石立方晶格，連桿狀，周期為170納米。該結(jié)構(gòu)可用作二氧化鈦等高折射材料原子層沉積的支架，在近紫外線(xiàn)區(qū)域產(chǎn)生可調(diào)諧的光子帶隙。

立方金剛石晶格是一種非常嚴(yán)格的膠體晶體幾何結(jié)構(gòu)，其中顆粒的排列方式與金剛石中碳原子相同。這種排列方式有很大的開(kāi)放空間，對(duì)能量沒(méi)有好處。因此，這種結(jié)構(gòu)在膠體晶體中的成功率非常低。

為了克服這一問(wèn)題，作者設(shè)計(jì)了一個(gè) DNA 四足動(dòng)物折紙。每一個(gè)四面體由四個(gè)平行的雙鏈組成。 DNA（24 一個(gè)雙鏈)臂構(gòu)成。每個(gè)手臂的頂部都有單鏈 DNA 尾部，尾部包含互補(bǔ)序列，可使尾部雜交。由于四足蟲(chóng)是通過(guò)的 DNA 為了實(shí)現(xiàn)正確的組裝，雜交連接臂是相互聯(lián)系的，因此必須精心規(guī)劃序列。兩個(gè)相鄰的四足蟲(chóng)之間需要形成多個(gè) DNA 雜交，以獲得對(duì)稱(chēng)、交錯(cuò)的構(gòu)象，而非隱藏的構(gòu)象。同時(shí)，DNA 為了組裝出井然有序、琢型清晰的膠體晶體，雜交必須足夠微弱。

以“相關(guān)研究成果”Diamond-lattice photonic crystals assembled from DNA origami"問(wèn)題，5月16日發(fā)表于《Science》。

/ 圖文導(dǎo)讀 /

圖1. 金剛石立方晶體的設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)

圖2. 二氧化硅鍍層金剛石晶體的結(jié)構(gòu)

圖3. 光子晶體DNA折紙的光學(xué)性質(zhì)

/ 結(jié)論 /

研究人員將無(wú)機(jī)材料涂在金剛石晶格上，制造出具有可調(diào)空隙的光子晶體。結(jié)合 DNA 納米技術(shù)的動(dòng)態(tài)特性，這些高度可編程的膠體晶體，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)成反應(yīng)迅速、可重新部署的光學(xué)設(shè)備，使光的操作達(dá)到前所未有的精度。

原文：DOI: 10.1126/science.adl2733

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標(biāo)題：“復(fù)材信息”金剛石晶格，Science！精確是前所未有的！》

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