Исследователи из Северо-Западного университета разработали первую в своем роде технику создания полностью новых классов оптических материалов и устройств.

Использовав ДНК в качестве ключевого инструмента, команда взяла золотые наночастицы разных форм и размеров и расположила их в двух и трех измерениях для формирования оптически активных суперрешеток. Структуры с определенными параметрами может быть запрограммирована на показ почти любого цвета видимого спектра.

«Архитектура – основа разработки материалов. И мы получили новый способ точного контроля расположения частиц на больших участках, — сказал профессор Чад А. Миркин. – Химики и физики смогут строить почти бесконечное число новых структур с интересными свойствами. Получить их любым из существующих методов было бы невозможно».

Методика объединяет старую и новую техники: литографию по нисходящему технологическому методу и программируемую самосборку, активируемую ДНК. Исследователи стали первыми, кто использовал эту комбинацию для получения трехмерного контроля над отдельной частицей.

Отчет о работе представлен в журнале Science.

ДНК-модифицируеме наночастицы (золото в этом случае), располагаются в предварительно подготовленном лекале из комплементарной ДНК. С помощью литографии в полимерном резисте сверлятся крошечные (на 1 наночастицу) отверстия. Для получения стеков таких структур добавляется второй, а потом и третий элемент с ДНК, дополняющей последующие слои.

В дополнение к необычной архитектуре, материалы реагируют на стимулы. Нити ДНК, удерживающие его целым, меняют длину в ответ на новую среду, вроде раствора этанола в разных концентрациях. В результате происходит переход между цветами: от черного к красному, потом – зеленому. Это обеспечивает высокую настраиваемость оптических свойств.

Технология демонстрирует большой потенциал в создании новых метаматериалов и метаструктур.