光学活性结构的制备

西北大学的研究人员已经开发出用于创建完全光学材料和设备，可能会导致光线弯曲和隐形装置-新闻让星际迷航的斯波克竖起耳朵新类是第一种技术。

使用DNA作为一个关键工具，跨学科团队采用不同大小和形状的金纳米粒子，并将它们排列成两个和三个维度形成光学活性超晶格。科学家们报告说，通过选择粒子类型和DNA模式和序列，可以在可见光谱上显示几乎所有颜色的特定结构的结构。

“建筑是一切都在设计新的材料，我们现在必须精确控制粒子结构大面积的新方法，”Chad A. Mirkin说，在西北部的温伯格艺术与科学学院的化学教授George B. Rathmann。化学家和物理学家将能够用各种各样有趣的特性来建造一个几乎无限数量的新结构。这些结构不能用任何已知的技术制成。”

这项技术结合了传统的制造方法——自顶向下的光刻技术，同样的方法用于制造计算机芯片——一种新的可编程自组装DNA驱动。西北团队是第一个将这两种技术结合起来实现三个维度的单个粒子控制；

科学家们将利用强大而灵活的技术来制造超材料——在自然界中没有发现的材料——包括医疗和环境用途传感器在内的一系列应用。

研究人员利用数值模拟和光谱学技术相结合来识别特定的纳米粒子超晶格，吸收特定波长的可见光。DNA修饰的纳米颗粒——金在这种情况下——被定位在由互补DNA构成的预先图案化的模板上。可以通过引入一个第二个DNA结构修饰粒子，然后与后续层互补的DNA修饰第三个结构。

除了不寻常的结构外，这些材料还具有刺激性：当它们暴露在新环境中时，DNA链将它们结合在一起，如乙醇浓度不同的溶液。研究人员发现，DNA长度的变化导致了从黑色到红色到绿色的变化，提供了光学特性的极端可调性。

“超材料的光学性能调优是一个重大的挑战，我们的研究达到了一个最高的可调谐范围迄今取得的光学超材料，”艾登说，在美国的电气工程和计算机科学系助理教授。

“我们的新型超材料平台——启用精确和极端的金纳米颗粒的形状大小和间距控制，拥有新一代光学超材料和metasurfaces显著的承诺，”艾登说。

这项研究描述了一种在两个和三个维度组织纳米颗粒的新方法。研究人员使用光刻方法在聚合物抗蚀剂中钻出微小的孔——只有一个纳米颗粒，为DNA成分修饰的纳米颗粒创造了“着陆垫”。着陆垫是必要的，米尔金说，因为他们一直是增长的垂直结构。

纳米级的着陆垫与DNA序列修饰的金纳米粒子，并与互补DNA修饰。通过纳米颗粒与互补DNA的交替，研究人员构建了具有巨大位置控制和大面积的纳米颗粒堆栈。粒子可以是不同的大小和形状（例如球体、立方体和磁盘）。

“这种方法可以用来建立周期性晶格光学活性的粒子，如金、银和其他材料，可以修饰的DNA，以非凡的纳米级精度的，”米尔金说，西北国际纳米技术研究所主任。

米尔金是西北大学费因伯格医学、化学和生物工程教授医学院的教授，在麦考密克学院生物医学工程和材料科学与工程。

该报告可编程组件所需的专业知识与DNA杂交成功（软、硬）材料和精致的纳米图案化和光刻功能实现所需的空间分辨率，在大的基板区域的保真度。项目团队转向Dravid，在纳米米尔金的专门的长期合作伙伴，先进的显微镜表征软、硬和杂化纳米结构。

Dravid贡献自己的专业知识和辅助nanopatterning和光刻技术战略和新的异国情调的结构相关联的特性设计。他是亚伯拉罕哈里斯教授材料科学与工程在麦考密克和创始主任细微的中心，里面的先进模式，用于在程序结构的DNA光刻和表征。