Only Perception: 物理學家說奈米粒子組裝如同堆樂高積木

2011-10-14

物理學家說奈米粒子組裝如同堆樂高積木

Physicists say nanoparticle assembly is like building with LEGOs
http://www.physorg.com/news/2011-10-physicists-nanoparticle-legos.html

October 13, 2011

Iowa 州立大學以及 Ames Laboratory 的 Alex Travesset 在 10/14 當期的 Science 期刊上撰文表示，讓奈米粒子自己組裝成設計師材料（designer materials）的新製程，能解決某些今日的技術挑戰。

Travesset，物理與天文學副教授，美國能源部 Ames 實驗室的研究員，在該期刊的 Perspectives 專欄寫道，受控制的自我組裝奈米粒子能幫助研究者創造出新材料，具有獨特的電、光學、機械或傳輸特性。

"奈米粒子自我組裝已經進入「樂高年代（LEGO era）」，" Travesset 表示。"你真的可以像玩樂高積木那樣，以相同方式使用奈米粒子。這代表我們在操縱物質方法上的一項突破。真正革命性的應用即將來臨。"

在他的評論中，Travesset 報導一篇科學論文的結果，那亦刊載於當期 Science 上。這篇論文領頭的作者，Chad Mirkin，伊利諾州 Evanston，西北大學 International Institute for Nanotechnology 所長以及 George Schatz，西北大學化學教授。他們的研究團隊描述新的技術，那使用互補的雙股 DNA 來連結奈米粒子，並控制粒子如何精確地組裝成目標結構。

奈米粒子也很小 -- 只有數十億分之一公尺 -- 實在不可能以一個粒子接著一個粒子的方式組裝真正的材料。過去引入其自我組裝的嘗試，只有在一些系統中成功，而且都在限制重重的情況下。

由 Mirkin 與 Schatz 研究團所開發，"為了奈米粒子結構設計的單點套餐（a la carte），很可能將 DNA 程式化自我組裝（DNA-programmed self-assembly）提升成一種技術，" Travesset 寫道。

Travesset 的研究計畫包括奈米粒子組裝的理論性研究，以及它們如何能均勻地與聚合物混合。一篇描述其某些發現的研究論文發表在 5/27 當期的 Physical Review Letters 期刊上（參見，相關報導）。

隨著有效自我組裝技術的發展，Travesset 表示，奈米粒子科學擁有巨大潛力。

"能以這樣的控制性來組裝奈米粒子，代表我們在追尋物質操縱上的一項重大成就，" 他在 Science 中寫道。"迫切的重要應用與催化、醫療感測、新光學材料或超材料相關，也與隨這些研究而來的其他事物相關。"

"然而，最有可能的是，當我們愈深入挖掘、愈了解、擴展的更遠時，就有其他許多應用將出現，並與這些材料所提供的機會相結合。"

※ 相關報導：

＊ Self-Assembly Enters the Design Era
http://www.sciencemag.org/content/334/6053/183.summary

Alex Travesset
Science 14 October 2011: Vol. 334 no. 6053 pp. 183-184
doi: 10.1126/science.1213070

＊ Nanoparticle Superlattice Engineering with DNA
http://www.sciencemag.org/content/334/6053/204.abstract

Robert J. Macfarlane, Byeongdu Lee, Matthew R. Jones,
Nadine Harris, George C. Schatz, Chad A. Mirkin1,.
Science 14 October 2011: Vol. 334 no. 6053 pp. 204-208
doi: 10.1126/science.1210493

＊ Dynamics and Statics of DNA-Programmable Nanoparticle Self-Assembly and Crystallization
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.106.215501