Small:以DNA折纸结构为模板的银与二氧化硅纳米材料的可控图案化沉积

以DNA纳米结构为模板的纳米材料的组装,具有无可比拟的组装精度与可寻址性,为自下而上的纳米制造技术提供了理想的操作平台,有望用来构建更小尺寸的高度集成的纳米器件。当前,基于DNA纳米结构的组装技术主要面临两个挑战:一是继续提高纳米材料的组装精度。目前,研究人员已经成功实现了各种材料在DNA纳米结构上的高精度组装,组装了包括DNA-金属,DNA-聚合物,DNA-二氧化硅,DNA-碳纳米管等多种纳米材料,其组装精度可至10纳米以下。然而,DNA纳米组装技术仍有向更小精度发展的潜力。二是组装化学成分多样化的非均质纳米材料,这也是自下而上构建纳米器件必须解决的难题。虽然目前一些研究已经实现了在DNA纳米结构的特定位置同时组装离散的金属及无机纳米颗粒,但是这种方法很难获得精细且连续的功能化材料。

以DNA纳米结构为模板的纳米材料的缩合反应能够制备精细且连续的功能化纳米材料,其组装精度和适用范围均具有较大优势。基于此,上海交大医学院分子医学研究院韩达课题组开发了一种程序化缩合反应,可以将银与二氧化硅纳米材料依序可控缩合至DNA纳米结构的特定位点。该技术利用半胱胺与银及DNA结构之间的选择性吸附差异,改变银材料表面的电荷环境,为二氧化硅的缩合提供良好的位点选择性和空间分辨率,从而获得了可编程的,界限清晰的银与二氧化硅异质纳米材料。相关结果发表在Small杂志上。

利用该策略,研究人员成功在一维棒状和二维矩形状DNA纳米结构上实现了银与二氧化硅材料的定点图案化沉积。其中银与二氧化硅材料分别表现出良好的导电和绝缘性能,在构建DNA纳米电路板方面表现出较大潜力。此外,该方法有望利用多种金属和介电材料去制备结构更加复杂,功能更加全面的纳米结构,可以极大地促进基于DNA纳米结构的自下而上组装技术的发展,推动纳米器件向持续微型化和高度集成化的方向发展。

论文信息:

Programmable and site-specific patterning on DNA origami templates with heterogeneous condensation of silver and silica

Yumeng Zhao‡, Chao Zhang‡, Linlin Yang, Xuemei Xu, Rui Xu, Qian Ma, Qian Tang, Yang Yang, Da Han*

Small

DOI: 10.1002/smll.202103877

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202103877