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近日，國家納米科學中心丁寶全課題組在利用形狀匹配策略調(diào)控DNA引導的異質(zhì)結(jié)構(gòu)自組裝方面取得新進展。相關研究成果“Shape Complementarity Modulated Self-assembly of Nanoring and Nanosphere Hetero-nanostructures”于2020年6月在線發(fā)表于美國化學會志（Journal of the American Chemical Society）上（J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c04678） 

　　形狀匹配在分子識別中至關重要，例如主-客體分子識別、酶與底物的識別，以及適配體與靶標的識別等。而納米粒子的形狀也可以強烈地影響納米粒子之間的相互作用，從而決定納米粒子的組裝取向以及組裝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，并最終影響組裝體的性質(zhì)。形狀匹配自組裝策略在納米粒子，特別是在不同形狀的納米粒子的自組裝中很少被采用，很大程度上是因為合成具有形狀互補的納米粒子以及引導粒子間的相互識別上存在的巨大挑戰(zhàn)。因此開發(fā)新的基于形狀匹配的自組裝策略，用于特定異質(zhì)結(jié)構(gòu)的組裝體構(gòu)建很有必要。 

　　在前期的工作中，丁寶全課題組通過調(diào)控DNA自組裝結(jié)構(gòu)表面指定位點的分子間作用，成功實現(xiàn)了金屬及金屬氧化物圖案的可控排布（J. Am. Chem. Soc. 2019,141, 17968）及金屬顆粒的可控組裝（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 2846; Nano Lett., 2017, 17, 7125）。在這些工作的基礎上，丁寶全課題組與復旦大學聶志鴻課題組合作，提出了一種全新的利用形狀匹配調(diào)控DNA引導自組裝的策略用來構(gòu)建基于金納米環(huán)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該研究報道了一種簡單有效的策略，可以以較高產(chǎn)量實現(xiàn)尺寸可控、形貌均一的金納米環(huán)的合成。利用DNA修飾的金納米環(huán)與金納米球的形狀匹配策略進行自組裝，構(gòu)建了具有明確幾何構(gòu)型的不同金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如；土星、鉆戒和蝴蝶結(jié)構(gòu)型的納米結(jié)構(gòu)。其組裝規(guī)則是通過金納米環(huán)和金納米球的尺寸形狀匹配度進行調(diào)控，并通過納米粒子間DNA的堿基互補識別進行驅(qū)動。通過單顆粒暗場光學測量，該研究也實現(xiàn)了金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中由于金環(huán)的對稱性破缺產(chǎn)生的四級暗模式的觀測。該策略也可以應用于其他具有互補形狀的納米粒子的自組裝，并將為納米粒子的可控組裝、光學元件的相互作用研究以及等離子體光學器件的發(fā)展提供經(jīng)驗和范例。 

　　國家納米科學中心副研究員李娜為論文的第一作者，國家納米科學中心丁寶全研究員和復旦大學的聶志鴻教授為共同通訊作者。該項目得到了國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項 (B) 等項目的支持。 

　　原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04678 。

                                                                      圖1. 形狀匹配策略調(diào)控DNA引導的金納米環(huán)與金納米球自組裝示意圖

                                  圖2. 利用形狀匹配調(diào)控DNA引導的納米顆粒自組裝，所構(gòu)建土星，鉆戒和蝴蝶結(jié)構(gòu)型的金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電鏡圖