材料科學革命 科學家用DNA建構奈米粒子準晶體

編譯/高晟鈞

奈米技術工程師利用DNA(編碼生命的 分子)從奈米顆粒中創造了一種準晶體,一種科學上有趣且技術上有前景的材料結構。

奈米技術工程師利用DNA從奈米顆粒中創造了一種準晶體,一種科學上有趣且技術上有前景的材料結構。(圖/翻攝自 SciTechdaily)

什麼是準晶體?

與具有重複結構性的普通晶體不同,準晶體中的圖案並不重複。由原子構成的準晶體具有特殊的性質,像是以不同方式吸收熱量與光,表現出不尋常的電子特性(無電阻導電);又或者是特殊的物理特性(特別堅硬或非常光滑)等。

開創性的奈米材料DNA組裝

研究團隊使用DNA作為一種特殊的的黏合劑,來設計由奈米粒子製成的膠體晶體。研究團隊利用編碼的DNA鏈來相互識別,對粒子進行編程,使其組裝成準晶體。

透過一種稱為快速傅立葉變換的數學工具,研究團隊以準晶體12重對稱性的結構來繪製該晶體。他們專注於雙錐體的結構(類似兩個金字塔底部黏在一起),他們發現這種十面體在特定條件下會形成具有正確相對尺寸的準晶體。

「在我們最初的準晶體模擬中,四面體排列成十面體,四面體之間的間隙非常小。在這裡,這些空白將被 DNA 填補,因此十面體也可能製造準晶體是有道理的,」該研究的共同通訊作者Glotzer解釋道。

理論與實驗的結合

透過理論與實驗的結合,研究小組將十面體粒子製成了準晶體,並透過西北大學的電子顯微鏡成像和阿貢國家實驗室的X射線散射證實了這一點。

膠體準晶體的成功,象徵了奈米科學領域的一個重要里程碑,也為先進材料和創新奈米科技應用打開了一個充滿可能性的世界。

資料來源:SciTechdaily

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