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科学家利用DNA制作出的超材料, 可大幅调节光子传播性质

导读: 光学性质是超材料最为重要的一种性质。光学超材料是传输光线的材料,这些材料以折射、反射和透射的方式,改变光线的方向、强度和位相,使光线按预定要求和路径传输,也可吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。

光学性质是超材料最为重要的一种性质。光学超材料是传输光线的材料,这些材料以折射、反射和透射的方式,改变光线的方向、强度和位相,使光线按预定要求和路径传输,也可吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。

科学家利用DNA制作出的超材料, 可大幅调节光子传播性质

目前已有的研究中,光学超材料多采用玻璃、晶体、塑料等作为结构制作原型,与传统不同的是,西北大学的研究人员利用DNA链开发了一种新型的光纳米粒子,并通过一定的结构编排使其形成超晶格结构,以用于医疗传感器等后期设备的开发。

科学家利用DNA制作出的超材料, 可大幅调节光子传播性质

为了研制这种新的材料和结构,研究人员将光刻技术和DNA驱动技术结合在了一起,首先,他们利用光刻技术在聚合物抗蚀剂上钻出一纳米宽的小孔,作为纳米颗粒落入的着落垫(其中这些颗粒是经过DNA链的作用),当第二个或第三个颗粒落在顶部时,它们会结合在一起,并保持垂直堆叠的状态。

随后,研究团队用黄金纳米粒子对上述结构进行涂层,从而形成超晶格结构。

科学家利用DNA制作出的超材料, 可大幅调节光子传播性质

让人惊奇的是,当他们将材料放置在不同浓度的乙醇溶液中时,他们发现DNA链会自动改变长度,从而改变材料的颜色(如从黑变为红,再变为绿色)。

对此,Koray Aydin表示:“开发超材料的光学性质是一个重大的挑战,我们的方法使光学材料达到了现有最高的可调谐范围。”

超材料的性质主要取决于材料的结构,所以科学家们预计,他们可以通过调节颗粒的尺寸、形状和类型来设计出具备几乎所有光学性质的超材料。

“我们提出的这一材料平台,对下一代光学超材料和表面元件具有重要的意义。”

值得一提的是,超材料作为新材料的一种,它具有非常广阔的应用前景,比如现在可以预见的完全光子带隙、隐形斗篷和3D显示技术等应用场景。在我国,深圳光启就是一家专门做超材料的上市公司。

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