作者:尹鹏 来源:《科学》 发布时间:2014/10/16 9:24:22
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人类“铸造”出小于25纳米三维金属物件


在DNA模块里铸造纳米颗粒,与日本农民在立方体玻璃箱里种西瓜如出一辙。

美国哈佛大学和麻省理工学院的科研人员近日用金银等材料铸造出无机纳米颗粒。这项重大突破或可对激光技术、显微术、太阳能电池、电子器件、环境监测、环境试验、疾病监测等领域产生促进作用。该研究相关论文9日刊登在美国《科学》杂志上。

DNA纳米技术是利用脱氧核糖核酸或其他核酸分子的自组装特质,来构建出可操控的新型纳米尺度结构或机械。“我们用坚硬DNA构造了一个微小铸造车间来制造金属纳米颗粒。这些颗粒的形状是我们通过数字手段设计得来的。”该研究论文的作者之一、哈佛大学威斯生物启发工程研究所(以下简称威斯研究所)系统生物学系助教尹鹏说,“该研究发现是DNA纳米科技的重大进步,同时也是无机纳米材料合成领域的重要突破。”

这是人类历史上首次根据用户指定的三维形状,打造仅有25纳米甚至更小的无机纳米粒子,同时误差小于5纳米。一张纸的厚度都有将近十万纳米。

这也是人类首次用电脑设计软件对三维无机纳米粒子进行如此细致的构思和设计。通过利用这一软件,研究人员利用线性DNA序列构造出预想颗粒形状和尺寸的三维框架,这些DNA序列以一种可知的方式相互缠绕。

威斯团队的想法类似于日本农民用玻璃箱培养出方形西瓜。据物理学家组织网10月10日(北京时间)报道,威斯研究所的科研人员在他们精心设计的立方体DNA模块中植入了一个极小的“金种子”,然后激发其成长。通过一种激发性的化学手段,这颗金种子将填满该DNA模块的所有空间,从而生产一个与该模块相同维度的立方体纳米粒子,且其长、宽、高都可独立控制。

接下来,他们又制造出不同的多边形三维图形、球体和其他结构,例如一个三维的“Y”型纳米粒子和另一个类似三明治的结构,其中间的立方体被两个球体夹住。这说明,各种不同形状的纳米颗粒可以通过复杂的DNA模块来构建。

这些纳米粒子有一个非常重要的属性,即一旦成型,将会保留原DNA模块作为外壳,从而科学家可以对其外表进行精准的附加塑形。这一属性将有助于科学家找到更高灵敏度、更多元化的早期癌症与基因疾病检测手段。此外,导电性更好的粒子,将应用于超微计算机以及电子线路中,此时该粒子的外壳将被轻易而迅速地去除,以产生纯金属电线和连接器。(来源:科技日报 毛宇)

 
 
 
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