DNA折纸结构介导的多尺度纳米结构精准制造.pdf

物 理 学 报   Acta  Phys.  Sin.   Vol. 70, No. 6 (2021)    068201
 
专题—原子制造: 基础研究与前沿探索
DNA折纸结构介导的多尺度纳米结构精准制造*
戴李知    胡晓雪    刘鹏    田野†
(南京大学现代工程与应用科学学院, 南京　210023)
(2020 年10 月12日收到; 2020 年12 月5日收到修改稿)
原子及近原子尺度制造在近年来一直是物质科学领域被广泛探讨的前沿问题. 当制造和加工的尺度从
微米、纳米逐渐走向原子级别时, 材料在常规尺度下所具备的性质已无法通过经典理论进行解释, 相反地, 会
在这一尺度下展现出一系列新奇的特性. 因而对材料极限制造尺度和颠覆性物性的不断追求始终是科学界
共同关注的重点领域. 作为一种在纳米尺度下对结构制造单元进行精细操控的先进手段, DNA纳米技术的
开发和发展为纳米制造甚至原子制造提供了新的观点和思路, 而DNA折纸术作为DNA纳米技术的重要组
成部分, 正在凭借其在结构制造过程当中的高度可编程性成为纳米尺度下进行各类物质精准制造的独特的
解决方案, 并可能为不同物质不同材料更小尺度和任意形状的精准构筑带来机遇. 本文首先简单概述了DNA
折纸术的基本原理和发展历程, 然后根据制造策略的不同对DNA折纸结构的纳米制造的相关代表性工作做
了总结, 并在文末提出了对于DNA折纸结构在原子制造中的可行性的思考和未来发展方向的展望.
关键词：DNA纳米技术, DNA折纸, 纳米制造, 原子制造
PACS：, , ,  　DOI: .20201689
 
复 杂 精 密 的 高 级 结 构 .  2006年 , 加 州 理 工 大 学
1   引　言 Rothemund教授[2]开创了DNA折纸术, 创造地利
用长链噬菌体DNA作为固定架, 继而将上千根短
DNA纳米技术的提出最早可以追溯到20世 链DNA锚定在上面, 精准构建出三角形、长方形、
纪80年代. 来自纽约大学的Seeman教授[1]利用 笑脸等具有不同二维结构形状的纳米结构(图1(a)
DNA分子碱基互补配对的天然特性, 将DNA双 和图1(b)), 这一方法极大地拓展了DNA自组装
螺旋作为一种基本单元进行纳米结构的组装, 这