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18日，記者從山西大學(xué)光電研究所獲悉，日前該校與南京大學(xué)、中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院等多家單位合作，將DNA折紙二維晶格與二維范德華材料結(jié)合，構(gòu)建出獨特的二維軟-硬物質(zhì)界面，并觀察到DNA折紙二維晶格對石墨烯電子態(tài)的調(diào)控作用。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》雜志上。

DNA不僅是遺傳信息的載體，也是一種可編程的生物材料。DNA分子具有（近）原子級精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、高度可控、可預(yù)測的堿基互補配對作用以及優(yōu)異的自組裝能力，這些特性為構(gòu)建結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)、尺寸可控、功能多樣的納米結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。在DNA納米結(jié)構(gòu)的諸多構(gòu)建方法中，DNA折紙技術(shù)以其優(yōu)異的組裝效率和突出的設(shè)計自由度已在納米制造領(lǐng)域獲得廣泛認可。

山西大學(xué)副教授董寶娟介紹，DNA納米結(jié)構(gòu)多作為模板引導(dǎo)零維或一維納米材料的組裝和器件加工。例如，DNA納米結(jié)構(gòu)可作為零維金屬納米顆粒的組裝模板或引導(dǎo)一維碳納米管的定向排列。如何將DNA納米結(jié)構(gòu)整合到經(jīng)典的二維材料中，并作為核心功能層調(diào)控二維材料的電學(xué)特性，仍是一個具有挑戰(zhàn)的科學(xué)問題。

據(jù)悉，研究團隊通過優(yōu)化DNA折紙結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)，成功構(gòu)建了尺寸達到10微米級別的高質(zhì)量DNA折紙二維晶格。研究人員通過干法轉(zhuǎn)移技術(shù)，將硬物質(zhì)石墨烯、六方氮化硼與軟物質(zhì)DNA折紙二維晶格相結(jié)合，制備出具有二維軟硬物質(zhì)界面的微納器件。在研究中，團隊通過輸運表征在具有二維軟硬物質(zhì)界面的微納器件中觀察到了DNA折紙二維晶格對石墨烯電子態(tài)的調(diào)控作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，這一作用具體表現(xiàn)為DNA折紙二維晶格的周期由于能帶折疊產(chǎn)生的態(tài)密度極小值，在磁場下衍生出除石墨烯本身的朗道扇形圖之外次級朗道扇形。

董寶娟表示，該項交叉研究首次在二維硬物質(zhì)固態(tài)電子器件中引入DNA折紙結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了周期性軟物質(zhì)在物態(tài)調(diào)控中的獨特價值。未來，研究團隊將繼續(xù)拓展DNA折紙二維晶格在納米電子學(xué)等領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用。

（受訪單位供圖）