科學(xué)家利用DNA制作出的超材料， 可大幅調節光子傳播性質(zhì)

這一研究進(jìn)一步推動(dòng)了超材料的光學(xué)應用和發(fā)展。

光學(xué)性質(zhì)是超材料最為重要的一種性質(zhì)。光學(xué)超材料是傳輸光線(xiàn)的材料，這些材料以折射、反射和透射的方式，改變光線(xiàn)的方向、強度和位相，使光線(xiàn)按預定要求和路徑傳輸，也可吸收或透過(guò)一定波長(cháng)范圍的光線(xiàn)而改變光線(xiàn)的光譜成分。

目前已有的研究中，光學(xué)超材料多采用玻璃、晶體、塑料等作為結構制作原型，與傳統不同的是，西北大學(xué)的研究人員利用DNA鏈開(kāi)發(fā)了一種新型的光納米粒子，并通過(guò)一定的結構編排使其形成超晶格結構，以用于醫療傳感器等后期設備的開(kāi)發(fā)。

為了研制這種新的材料和結構，研究人員將光刻技術(shù)和DNA驅動(dòng)技術(shù)結合在了一起，首先，他們利用光刻技術(shù)在聚合物抗蝕劑上鉆出一納米寬的小孔，作為納米顆粒落入的著(zhù)落墊（其中這些顆粒是經(jīng)過(guò)DNA鏈的作用），當第二個(gè)或第三個(gè)顆粒落在頂部時(shí)，它們會(huì )結合在一起，并保持垂直堆疊的狀態(tài)。

隨后，研究團隊用黃金納米粒子對上述結構進(jìn)行涂層，從而形成超晶格結構。

讓人驚奇的是，當他們將材料放置在不同濃度的乙醇溶液中時(shí)，他們發(fā)現DNA鏈會(huì )自動(dòng)改變長(cháng)度，從而改變材料的顏色（如從黑變?yōu)榧t，再變?yōu)榫G色）。

對此，Koray Aydin表示：“開(kāi)發(fā)超材料的光學(xué)性質(zhì)是一個(gè)重大的挑戰，我們的方法使光學(xué)材料達到了現有最高的可調諧范圍。”

超材料的性質(zhì)主要取決于材料的結構，所以科學(xué)家們預計，他們可以通過(guò)調節顆粒的尺寸、形狀和類(lèi)型來(lái)設計出具備幾乎所有光學(xué)性質(zhì)的超材料。

“我們提出的這一材料平臺，對下一代光學(xué)超材料和表面元件具有重要的意義。”

值得一提的是，超材料作為新材料的一種，它具有非常廣闊的應用前景，比如現在可以預見(jiàn)的完全光子帶隙、隱形斗篷和3D顯示技術(shù)等應用場(chǎng)景。在我國，深圳光啟就是一家專(zhuān)門(mén)做超材料的上市公司。

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