在晶體學(xué)領(lǐng)域，人們通過調(diào)整組成單元的類型及排列方式，改進制備策略等，系統(tǒng)探究影響晶體性能的關(guān)鍵因素，開展其在半導(dǎo)體、藥物化學(xué)、生物結(jié)構(gòu)解析等方面的應(yīng)用。伴隨納米科技的進步，將納米尺度的結(jié)構(gòu)單元組裝為長程有序的超晶格結(jié)構(gòu)，為探索納米材料間基于距離和方向的集成效應(yīng)，以及開發(fā)新一代功能性材料開辟了新的路徑。這種技術(shù)在光子晶體、酶的固定化處理、多功能復(fù)合材料的合成等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
將均勻分散的納米組件組織成類似晶體的超結(jié)構(gòu)，不僅在形態(tài)上超越了簡單聚集物（例如二聚體、三聚體等有限單元組合）的范疇，而且在方法論層面也要求發(fā)展出一套既借鑒傳統(tǒng)晶體生長理論又具備獨特特點的結(jié)晶條件和技術(shù)表征方法。借助結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)，可以利用DNA分子構(gòu)建出多樣化的納米級架構(gòu)，并通過各種核酸化學(xué)技術(shù)精細(xì)調(diào)節(jié)各部分之間的連接力，從而實現(xiàn)DNA納米結(jié)構(gòu)的超晶格組裝。此外，利用DNA自組裝過程中提供的精準(zhǔn)定位能力，還能夠在分子水平上設(shè)計并制造宏觀尺度的材料。
近期，化學(xué)化工學(xué)院的張濤教授與德國馬克斯普朗克研究所的豪雅-榮格曼研究員合作，在學(xué)科知名期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表評述性文章，總結(jié)了當(dāng)前DNA超晶格組裝領(lǐng)域的最新研究成果。論文從DNA納米結(jié)構(gòu)單元設(shè)計的角度出發(fā)，深入探討了不同維度下DNA納米結(jié)構(gòu)單元的靜態(tài)組裝及動態(tài)調(diào)控機制，同時介紹了利用DNA超晶格作為模板來實現(xiàn)客體分子精確定位以及無機材料薄膜的制備方法。此外，文章還詳細(xì)分析了在單體結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)合力調(diào)控及超晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面所面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出了相應(yīng)的解決方案。
相關(guān)成果以“Crystalline Assemblies of DNA Nanostructures and Their Functional Properties”為題發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》（中科院1區(qū)，化學(xué)領(lǐng)域Top期刊）。煙臺大學(xué)碩士研究生李雪喬、王嬌陽與馬普所的博士生巴普蒂斯特為論文的共同第一作者，張濤教授、馬普所豪雅-榮格曼研究員為論文的共同通訊作者，煙臺大學(xué)為第一單位。相關(guān)工作得到了山東省泰山學(xué)者青年專家項目和歐洲研究委員會（ERC）的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ange.202416948
來稿時間：12月6日 審核：劉俞斌 責(zé)任編輯：徐揚
