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科學家利用DNA制作出的超材料,可大幅調節(jié)光子傳播性質

發(fā)布日期:2018-01-30

  性質是超材料最為重要的一種性質。光學超材料是傳輸光線的材料,這些材料以折射、反射和透射的方式,改變光線的方向、強度和位相,使光線按預定要求和路徑傳輸,也可吸收或透過一定波長范圍的光線而改變光線的光譜成分。

  目前已有的研究中,光學超材料多采用玻璃、晶體、塑料等作為結構制作原型,與傳統(tǒng)不同的是,西北大學的研究人員利用DNA鏈開發(fā)了一種新型的光納米粒子,并通過一定的結構編排使其形成超晶格結構,以用于醫(yī)療傳感器等后期設備的開發(fā)。

  為了研制這種新的材料和結構,研究人員將光刻技術和DNA驅動技術結合在了一起,首先,他們利用光刻技術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落墊(其中這些顆粒是經(jīng)過DNA鏈的作用),當?shù)诙€或第三個顆粒落在頂部時,它們會結合在一起,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,他們發(fā)現(xiàn)DNA鏈會自動改變長度,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:“開發(fā)超材料的光學性質是一個重大的挑戰(zhàn),我們的方法使光學材料達到了現(xiàn)有最高的可調諧范圍。”超材料的性質主要取決于材料的結構,所以科學家們預計,他們可以通過調節(jié)顆粒的尺寸、形狀和類型來設計出具備幾乎所有光學性質的超材料。“我們提出的這一材料平臺,對下一代光學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(xiàn)在可以預見的完全光子帶隙、隱形斗篷和3D顯示技術等應用場景。

 

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