DNA的自组装技术建立了一个复杂的结构

[总编辑]每日科学技术，北京，7月10日（记者Zhang Menganran）一个研究团队，其中包括来自美国布鲁克哈文国家实验室的科学家，在纳米材料制造领域取得了重要的成功：他们建立了一个复杂的3D纳米尼斯结构DNA。 《自然自然》杂志的最新一期详细介绍了这本纳米级的“下一代3D印刷”。这种成功对于许多切割应用非常重要，包括光子学，神经形态计算，催化材料，生物分子支架和反应器。该技术的核心是DNA分子。该团队使用DNA特性的基础配对来设计一个可以自识别并以特定形状组装的纳米级“素”，尤其是像素像素单元。这些体素可以结合此类难题以开发高度复杂和功能性的纳米结构。这种“自下而上”的构造方法完全不同从传统的“自上而下”光刻过程中开始。它不仅更好，而且更适合精细的纳米级制造。团队展示了该过程的广泛使用。例如，两个月前，他们给了明尼苏达大学一个在微芯片中获得的3D轻型传感器原型。该设备通过将DNA脚手架发射到光敏材料的芯片和涂层中来显示其在光电场中的潜力。此外，该团队还提出了一种倒设计方法，可以根据目标结构扭转所需的DNA构建块及其圆锥体。该方法称为摩西（自组装编码结构），类似于纳米级计算机辅助软件，该软件可帮助用户确定哪些DNA素体用于生成特定的三维晶格结构。该团队为其进行了大量计算模拟和实验试验。它们集成了诸如金纳米颗粒I之类的材料NTO DNA支架为最终结构提供了独特的光学特性并增强其稳定性，从而可以在高环境温度下保持结构完整。该团队正在进一步探索如何使用此平台来生产更复杂的三维电路，甚至模仿人脑的神经连接结构，并继续推进“自下而上的” 3D纳米制造平台。这项技术的最大亮点是能够在整个学科和领域的许多领域中展现出巨大的潜力。例如，在生物医学中，它可用于开发准确的药物传输系统，其生物相容性还为体内植入器件提供了安全的基础。在绿色能源方面，这种控制材料修复的准确方法可用于设计良好的催化剂结构并提高燃料电池或二氧化碳转换装置的效率；另外，它的有效 - 程序特征，明智的响应材料也可以开发以改变其在各种环境，自动涂料和其他领域的结构或功能。从长远来看，这项技术可以产生“对象编程”的新范式 - 例如，当我们编写软件时，将来，科学家可以直接“写”对象的组成和结构，从而实现从数字设计到物理存在的无缝连接。