美科研人員“鑄造”出小于25納米三維金屬物件

美國哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的科研人員近日用金銀等材料鑄造出無機(jī)納米顆粒。這項重大突破或可對激光技術(shù)、顯微術(shù)、太陽能電池、電子器件、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境試驗、疾病監(jiān)測等領(lǐng)域產(chǎn)生促進(jìn)作用。該研究相關(guān)論文9日刊登在美國《科學(xué)》雜志上。

DNA納米技術(shù)是利用脫氧核糖核酸或其他核酸分子的自組裝特質(zhì)，來構(gòu)建出可操控的新型納米尺度結(jié)構(gòu)或機(jī)械。“我們用堅硬DNA構(gòu)造了一個微小鑄造車間來制造金屬納米顆粒。這些顆粒的形狀是我們通過數(shù)字手段設(shè)計得來的。”該研究論文的作者之一、哈佛大學(xué)威斯生物啟發(fā)工程研究所（以下簡稱威斯研究所）系統(tǒng)生物學(xué)系助教尹鵬說，“該研究發(fā)現(xiàn)是DNA納米科技的重大進(jìn)步，同時也是無機(jī)納米材料合成領(lǐng)域的重要突破。”

這是人類歷史上首次根據(jù)用戶指定的三維形狀，打造僅有25納米甚至更小的無機(jī)納米粒子，同時誤差小于5納米。一張紙的厚度都有將近十萬納米。

這也是人類首次用電腦設(shè)計軟件對三維無機(jī)納米粒子進(jìn)行如此細(xì)致的構(gòu)思和設(shè)計。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月10日（北京時間）報道，威利用線性DNA序列構(gòu)造出預(yù)想顆粒形狀和尺寸的三維框架，這些DNA序列以一種可知的方式相互纏繞。威斯團(tuán)斯研究所的科研人員在他們精心設(shè)計的立方體DNA模塊中植入了一個極小的“金種子”，然后激發(fā)其成長。通過一種激發(fā)性的化學(xué)手段，這顆金種子將填滿該DNA模塊的所有空間，從而生產(chǎn)一個與該模塊相同維度的立方體納米粒子，且其長、寬、高都可獨立控制。

接下來，他們又制造出不同的多邊形三維圖形、球體和其他結(jié)構(gòu)，例如一個三維的“Y”型納米粒子和另一個類似三明治的結(jié)構(gòu)，其中間的立方體被兩個球體夾住。這說明，各種不同形狀的納米顆粒可以通過復(fù)雜的DNA模塊來構(gòu)建。

這些納米粒子有一個非常重要的屬性，即一旦成型，將會保留原DNA模塊作為外殼，從而科學(xué)家可以對其外表進(jìn)行精準(zhǔn)的附加塑形。這一屬性將有助于科學(xué)家找到更高靈敏度、更多元化的早期癌癥與基因疾病檢測手段。此外，導(dǎo)電性更好的粒子，將應(yīng)用于超微計算機(jī)以及電子線路中，此時該粒子的外殼將被輕易而迅速地去除，以產(chǎn)生純金屬電線和連接器。（全國鑄造學(xué)會采編）