JACS:使用DNA控制纳米粒子超晶格的机械响应
芣苢 西瓜 2020-11-04

纳米粒子超晶格组装是通过不同构筑单元的层次结构对材料属性进行调控的理想手段。尽管许多研究都集中在电磁,光学和传输行为上,但通过超分子相互作用的纳米级自组装也是调控材料机械行为的潜在理想方法,因为可以通过化学键的强度和三维结构操纵材料对外部应力响应。由于DNA的可调性和核碱基序列特异性互补结合,DNA嫁接的纳米颗粒是这种有序组织的材料特别有前景的构筑单元。近日,麻省理工学院Robert J. Macfarlane等研究发现通过寡核苷酸相互作用的可调控性可实现DNA接枝的纳米颗粒超晶格的模量调整接近2个数量级。

本文要点:

1作者证明了粒子之间超分子键强度的改变可以改变在施加机械力的情况下晶格的变形。从而可以对超晶格进行调控,重组其内部结构以耗散机械能,或者在松弛时完全恢复其初始结构,而与粒子在3D空间中的排列方式无关。

2作者通过简单的桁架结构模型,将这些行为解释为DNA引导组装的层次结构的函数。改变颗粒之间的超分子DNA连接是一种简单合理的方法来控制材料机械响应,从而产生可定制的特性,且这些特性在常规的体相材料中通常观察不到。

该研究对控制DNA组装纳米材料的变形行为具有重要的启发意义,并表明超分子化学是控制纳米材料机械性能的有效工具。

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Diana J. Lewis, et al. Using DNA to Control the Mechanical Response of Nanoparticle Superlattices. J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c08790

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08790

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