来自西北大学国际纳米技术研究所Mirkin小组的研究人员团队与密歇根大学和生物材料合作研究中心-CICbiomaGUNE合作，推出了一种使用DNA修饰构件设计胶体准晶体的新方法。他们的研究发表在《自然材料》杂志上，标题为“用DNA设计的胶体准晶体”。

准晶体以有序但不重复的模式为特征，长期以来一直困扰着科学家。该研究的首席研究员查德·米尔金(ChadMirkin)说：“几十年来，准晶体的存在一直是一个谜，他们的发现理所应当地获得了诺贝尔奖。”

“虽然现在有几个已知的例子，无论是在自然界中还是通过偶然的途径发现的，我们的研究揭开了它们形成的神秘面纱，更重要的是展示了我们如何利用DNA的可编程特性来故意设计和组装准晶体。”

该研究的重点是利用DNA作为引导支架组装十面体纳米粒子(NP)(具有10个面的粒子)。通过计算机模拟和细致的实验相结合，该团队发现了一个了不起的发现：这些十面体纳米粒子可以精心排列形成具有有趣的五配位和六配位图案的准晶体结构，最终形成十二角准晶体(DDQC)。

“十面体纳米颗粒具有独特的五重对称性，挑战了传统的周期性平铺规范，”米尔金说。“通过利用DNA的可编程功能，我们能够将这些纳米颗粒组装成坚固的准晶体结构。”

研究人员用短双链DNA功能化了十面体金纳米颗粒，并实施了精确控制的冷却过程以促进组装。由此产生的准晶超晶格表现出中等范围的准周期秩序，严格的结构分析证实了十二重对称性和独特的三角形-方形平铺图案的存在，这是DDQC的标志特征。

“有趣的是，模拟发现，与大多数轴向准晶体不同，十面体准晶体中层的平铺图案不会从一层到下一层重复相同。相反，很大一部分平铺是随机不同的。这种随机性会产生一种有助于稳定晶体的无序性，”该研究的共同通讯作者、密歇根大学化学工程系主任莎伦·格洛泽(SharonGlotzer)说。

这一突破的影响是深远的，为以前被认为无法实现的其他复杂结构的受控合成提供了潜在的蓝图。随着科学界深入研究可编程物质的无限前景，这项研究为不同科学领域的变革性进步和应用铺平了道路。

“通过胶体准晶体的成功工程，我们在纳米科学领域取得了一个重要的里程碑。我们的工作不仅揭示了复杂纳米级结构的设计和创造，而且还为先进材料和创新纳米技术应用打开了一个充满可能性的世界”，CICbiomaGUNE的该研究的高级合著者LuisLiz-Marzán说。