如何能在納米尺度上對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的控制，形成具有特殊性能的聚集體，是當(dāng)今科學(xué)界最具有挑戰(zhàn)性的前沿課題之一。近年來發(fā)展起來的DNA折紙術(shù)是一種獨(dú)特的自下而上的自組裝納米技術(shù)，被用于制備多種尺寸、形貌的二維和三維納米圖案。DNA折紙納米結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和空間尋址能力，在精確引導(dǎo)納米粒子自組裝形成具有預(yù)設(shè)性能方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

　　國(guó)家納米科學(xué)中心丁寶全課題組致力于研究DNA納米模板法自組裝貴金屬納米顆粒、半導(dǎo)體和磁納米顆粒，期望獲得具有特殊光、電、磁學(xué)性能的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。他們利用DNA折紙結(jié)構(gòu)作為模板，精確控制多個(gè)金納米粒子形成具有單一手性、幾何構(gòu)型可控的螺旋納米鏈，并檢測(cè)到可見光區(qū)的圓二色信號(hào)。這項(xiàng)工作使制備具有特定光學(xué)性能的三維等離子體共振結(jié)構(gòu)成為可能。該成果已發(fā)表在2012年1月的J. Am. Chem. Soc. 期刊上。兩位審稿人都給予了高度評(píng)價(jià):“ very elegant way to achieve 3D gold helical assemblies”, “well worthy of JACS”,“an interesting concept”。

   該研究在長(zhǎng)方形DNA折紙結(jié)構(gòu)中特定位點(diǎn)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)延長(zhǎng)的DNA捕獲鏈，通過DNA雙鏈雜交組裝由互補(bǔ)DNA序列修飾的金納米顆粒，排列成平行的金納米鏈，進(jìn)一步通過折疊鏈將長(zhǎng)方形DNA折紙結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)邊進(jìn)行卷曲粘合組裝，DNA模板形成管狀結(jié)構(gòu)的同時(shí)使得二維線狀排布的金納米顆粒構(gòu)成三維螺旋結(jié)構(gòu)。原子力顯微鏡（AFM）和透射電子顯微鏡（TEM）的結(jié)果分別證實(shí)了這種金屬三維納米結(jié)構(gòu)的成功組裝（圖2），其長(zhǎng)度、螺距、直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)與預(yù)先設(shè)計(jì)值吻合。這種金納米顆粒螺旋組裝體在其等離子體共振波長(zhǎng)處具有顯著的圓二色信號(hào)，說明了這種金納米粒子等離子體共振體的手性效應(yīng)。

　　此研究實(shí)現(xiàn)了單一手性的三維金屬納米顆粒結(jié)構(gòu)的精確組裝，為制備金屬納米顆粒、量子點(diǎn)、磁納米顆粒等具有獨(dú)特電學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)的納米自組裝結(jié)構(gòu)提供了新的研究思路。

　　上述工作得到了國(guó)家基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973項(xiàng)目），國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目的支持。