工程師用DNA納米技術(shù)打造堅(jiān)韌的3D納米材料

發(fā)布：cyqdesign 2021-03-20 14:26 閱讀：1064

據(jù)外媒報(bào)道，哥倫比亞大學(xué)的工程師們利用DNA納米技術(shù)創(chuàng)造了高彈性的合成納米粒子材料，可以通過傳統(tǒng)的納米加工方法進(jìn)行加工。哥倫比亞大學(xué)工程系的研究人員與布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室合作，并在周五報(bào)告說，他們已經(jīng)建立了設(shè)計(jì)的基于納米粒子的3D材料，可以承受真空、高溫、高壓和高輻射。這種新的制造工藝帶來了堅(jiān)固和完全工程化的納米級框架，不僅可以容納各種功能納米粒子類型，而且可以用傳統(tǒng)的納米加工方法快速加工。

“這些基于自組裝納米顆粒的材料具有很強(qiáng)的彈性，以至于它們可以在太空中飛行，”化學(xué)工程和應(yīng)用物理學(xué)和材料科學(xué)教授Oleg Gang說，他領(lǐng)導(dǎo)了3月19日在《Science Advances》雜志上發(fā)表的研究�！拔覀兡軌�?qū)?D DNA-納米粒子架構(gòu)從液態(tài)--以及從作為一種柔韌的材料--過渡到固態(tài)，其中二氧化硅重新加固了DNA支柱。這種新材料完全保持了DNA-納米粒子晶格的原始框架結(jié)構(gòu)，基本上創(chuàng)造了一個(gè)3D無機(jī)復(fù)制品。這讓我們第一次探索--這些納米材料如何對抗惡劣的條件，它們是如何形成的，以及它們的特性是什么�！�

納米級的材料特性是不同的，研究人員長期以來一直在探索如何將這些微小的材料--厚度是人的頭發(fā)厚度是1/1000到1/10000--用于各種應(yīng)用，從制造手機(jī)的傳感器到為筆記本電腦制造更快的芯片。然而，在實(shí)現(xiàn)3D納米架構(gòu)方面，制造技術(shù)一直具有挑戰(zhàn)性。DNA納米技術(shù)可以通過自組裝從納米顆粒中創(chuàng)造出復(fù)雜的組織材料，但鑒于DNA的柔軟和對環(huán)境的依賴性，這種材料可能只在有限的條件下穩(wěn)定。相比之下，現(xiàn)在新形成的材料可以廣泛用于需要這些工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的納米加工技術(shù)擅長制造平面結(jié)構(gòu)，而Gang的新方法則可以制造3D納米材料，這對許多電子、光學(xué)和能源應(yīng)用來說是必不可少的。

Gang是布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室功能納米材料中心軟和生物納米材料組的組長，他是DNA納米技術(shù)的領(lǐng)軍人物，該技術(shù)依賴于將DNA鏈折疊成所需的二維和三維納米結(jié)構(gòu)。這些納米結(jié)構(gòu)成為構(gòu)件，可以通過Watson-Crick相互作用編程，自組裝成三維架構(gòu)。他的小組設(shè)計(jì)并形成這些DNA納米結(jié)構(gòu)，將其與納米顆粒整合，并指導(dǎo)組裝基于納米顆粒的目標(biāo)材料。而現(xiàn)在，通過這項(xiàng)新技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)可以將這些材料從柔軟脆弱過渡到堅(jiān)固耐用。

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