新方法可造自然界沒有的新晶體

　　納米粒子為“原子” DNA為“化學鍵”

　　據美國物理學家組織網10月14日(北京時間)報道，美國西北大學開發出一種新方法，將納米粒子作為“原子”，DNA(脫氧核糖核酸)作為“化學鍵”，按照某些自然界晶體中的原子晶格方式來制造晶體，能制出甚至原先在自然界沒有的全新晶體。按照該方法和基本設計規則，人們可能造出多種新材料，用于催化劑、電子設備、光學設備、生物醫學和發電、儲存及轉化技術等領域。該研究發表在10月14日的《科學》雜志上。

　　“我們能控制結晶的模式，這在許多方面比自然界和實驗室的原子結晶方式更加強有力。”領導該項研究的西北大學國際納米技術研究院主管、溫伯格文理學院化學教授乍得·米爾金說，“我們正在編制一張新的晶體種類周期表。按照設計規則，用納米粒子作為‘人造原子’，通過控制納米粒子的大小、形狀、類型及其在既定晶格中的位置，改變DNA的長度，就產生了幾乎無限的可調性。我們能制造出全新的材料，超出自然界所限定的那些晶體。”

　　研究人員解釋說，用不同大小的納米粒子和不同長度的DNA鏈組合，就能形成各種各樣的晶體結構。經過混合和加熱，組裝的粒子從最初的無序狀態轉變為一種有序狀態，每個粒子都按照晶格結構固定在各自的位置。他們在論文中提出了6種設計規則，在粒子大小和DNA長度已知時，能預測不同晶體結構的相對穩定性，并按照規則設計了41種晶體結構，表現出9種完全不同的晶體對稱性。

　　研究人員指出，設計規則提供了一種能獨立調節每個相關晶體參數的方法，包括粒子大小(5— 60納米)、晶體對稱性和晶格參數(20—150納米)，這41種晶體只是很小一部分樣品。該方法也適用于各種化學成分的納米粒子，粒子類型和其結構對稱性決定著晶體的性質。在開發新材料方面，該方法提供了一種預測和控制材料物理性質的理想手段。

　　米爾金認為，很快還將出現一種軟件，幫助科學家挑選粒子和DNA，按照需要制造出幾乎任意結構的晶體材料。