專家借助新方法可制造自然界沒(méi)有的全新晶體
[導(dǎo)讀]據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月14日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)西北大學(xué)開(kāi)發(fā)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(xué)鍵”，按照某些自然界晶體中的原子晶格方式來(lái)制造晶體，能制出甚至原先在自然
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月14日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)西北大學(xué)開(kāi)發(fā)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(xué)鍵”，按照某些自然界晶體中的原子晶格方式來(lái)制造晶體，能制出甚至原先在自然界沒(méi)有的全新晶體。按照該方法和基本設(shè)計(jì)規(guī)則，人們可能造出多種新材料，用于催化劑、電子設(shè)備、光學(xué)設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)和發(fā)電、儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)化技術(shù)等領(lǐng)域。該研究發(fā)表在10月14日的《科學(xué)》雜志上。
“我們能控制結(jié)晶的模式，這在許多方面比自然界和實(shí)驗(yàn)室的原子結(jié)晶方式更加強(qiáng)有力?！鳖I(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的西北大學(xué)國(guó)際納米技術(shù)研究院主管、溫伯格文理學(xué)院化學(xué)教授乍得·米爾金說(shuō)，“我們正在編制一張新的晶體種類周期表。按照設(shè)計(jì)規(guī)則，用納米粒子作為‘人造原子’，通過(guò)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(zhǎng)度，就產(chǎn)生了幾乎無(wú)限的可調(diào)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(shuō)，用不同大小的納米粒子和不同長(zhǎng)度的DNA鏈組合，就能形成各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)混合和加熱，組裝的粒子從最初的無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N有序狀態(tài)，每個(gè)粒子都按照晶格結(jié)構(gòu)固定在各自的位置。他們?cè)谡撐闹刑岢隽?種設(shè)計(jì)規(guī)則，在粒子大小和DNA長(zhǎng)度已知時(shí)，能預(yù)測(cè)不同晶體結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性，并按照規(guī)則設(shè)計(jì)了41種晶體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出9種完全不同的晶體對(duì)稱性。
研究人員指出，設(shè)計(jì)規(guī)則提供了一種能獨(dú)立調(diào)節(jié)每個(gè)相關(guān)晶體參數(shù)的方法，包括粒子大?。?—60納米）、晶體對(duì)稱性和晶格參數(shù)（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(xué)成分的納米粒子，粒子類型和其結(jié)構(gòu)對(duì)稱性決定著晶體的性質(zhì)。在開(kāi)發(fā)新材料方面，該方法提供了一種預(yù)測(cè)和控制材料物理性質(zhì)的理想手段。
米爾金認(rèn)為，很快還將出現(xiàn)一種軟件，幫助科學(xué)家挑選粒子和DNA，按照需要制造出幾乎任意結(jié)構(gòu)的晶體材料。
“我們能控制結(jié)晶的模式，這在許多方面比自然界和實(shí)驗(yàn)室的原子結(jié)晶方式更加強(qiáng)有力?！鳖I(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的西北大學(xué)國(guó)際納米技術(shù)研究院主管、溫伯格文理學(xué)院化學(xué)教授乍得·米爾金說(shuō)，“我們正在編制一張新的晶體種類周期表。按照設(shè)計(jì)規(guī)則，用納米粒子作為‘人造原子’，通過(guò)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(zhǎng)度，就產(chǎn)生了幾乎無(wú)限的可調(diào)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(shuō)，用不同大小的納米粒子和不同長(zhǎng)度的DNA鏈組合，就能形成各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)混合和加熱，組裝的粒子從最初的無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N有序狀態(tài)，每個(gè)粒子都按照晶格結(jié)構(gòu)固定在各自的位置。他們?cè)谡撐闹刑岢隽?種設(shè)計(jì)規(guī)則，在粒子大小和DNA長(zhǎng)度已知時(shí)，能預(yù)測(cè)不同晶體結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性，并按照規(guī)則設(shè)計(jì)了41種晶體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出9種完全不同的晶體對(duì)稱性。
研究人員指出，設(shè)計(jì)規(guī)則提供了一種能獨(dú)立調(diào)節(jié)每個(gè)相關(guān)晶體參數(shù)的方法，包括粒子大?。?—60納米）、晶體對(duì)稱性和晶格參數(shù)（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(xué)成分的納米粒子，粒子類型和其結(jié)構(gòu)對(duì)稱性決定著晶體的性質(zhì)。在開(kāi)發(fā)新材料方面，該方法提供了一種預(yù)測(cè)和控制材料物理性質(zhì)的理想手段。
米爾金認(rèn)為，很快還將出現(xiàn)一種軟件，幫助科學(xué)家挑選粒子和DNA，按照需要制造出幾乎任意結(jié)構(gòu)的晶體材料。
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