如何能在納米尺度上對材料結(jié)構(gòu)進行精確的控制，形成具有特殊性能的聚集體，是當今科學界最具有挑戰(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。

　　國家納米科學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，并檢測到可見光區(qū)的圓二色信號。這項工作使制備具有特定光學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價:“ very elegant way to achieve 3D gold helical assemblies”, “well worthy of JACS”,“an interesting concept”。

   該研究在長方形DNA折紙結(jié)構(gòu)中特定位點準確設(shè)計延長的DNA捕獲鏈，通過DNA雙鏈雜交組裝由互補DNA序列修飾的金納米顆粒，排列成平行的金納米鏈，進一步通過折疊鏈將長方形DNA折紙結(jié)構(gòu)的長邊進行卷曲粘合組裝，DNA模板形成管狀結(jié)構(gòu)的同時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)果分別證實了這種金屬三維納米結(jié)構(gòu)的成功組裝（圖2），其長度、螺距、直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)與預(yù)先設(shè)計值吻合。這種金納米顆粒螺旋組裝體在其等離子體共振波長處具有顯著的圓二色信號，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、磁納米顆粒等具有獨特電學、光學和磁學性質(zhì)的納米自組裝結(jié)構(gòu)提供了新的研究思路。

　　上述工作得到了國家基礎(chǔ)研究計劃（973項目），國家自然科學基金和中科院“百人計劃”項目的支持。