通过金纳米颗粒与DNA结构的能量传递

慕尼黑路德维希·马克西米利安斯大学(LMU)的科学家蒂姆·利德尔(Tim Liedl)使用DNA结构作为支架，结果表明精确定位的金纳米颗粒可以用作有效的能量传输器。

自2006年成立该领域以来，世界各地的实验室一直在探索如何使用“ DNA折纸”来组装复杂的纳米结构。该方法基于具有定义的序列的DNA链，这些序列通过局部碱基配对相互作用。“借助具有适当序列的短链，我们可以将长DNA分子的特定区域连接在一起，就像通过以某种方式折叠一张纸来形成三维结构一样，”物理学院的Tim Liedl教授在LMU解释。

图像和镜像

Liedl现在已经使用DNA折纸来构建手性物体，即不能通过旋转和平移的任何组合叠加的结构。相反，它们具有“惯用性”，并且是彼此的镜像。这样的对通常在它们的物理性质上不同，例如在它们吸收偏振光的程度上是不同的。这种效果可以通过多种方式加以利用。例如，它是CD光谱学的基础(此处的CD代表“圆二色性”)，该技术用于阐明化合物甚至整个蛋白质的整体空间构型。

为了组装手性金属结构，Liedl和他的小组合成了复杂的DNA折纸结构，这些结构提供了精确定位的结合位点，用于附着球形和棒状金纳米粒子。因此，支架用作将纳米颗粒放置在预定位置和限定的空间方向上的模板或模具。Liedl说：“一个人可以仅根据金纳米颗粒的排列来组装一个手性物体。”

金不仅具有化学稳定性，而且作为贵金属还具有所谓的表面等离振子共振。等离子体是当光与金属结构的表面相互作用时产生的相干电子振荡。Liedl说：“人们可以将这些振荡想象成与一瓶水平行或垂直于其长轴摇动时所激发的波浪。”

金纳米颗粒作为能量传递体

在空间连续的金粒子中激发的振荡可以相互耦合，并且由于在折纸支架上的手性，Liedl实验中的等离激元表现为图像和镜像。Liedl说：“我们的CD光谱测量证实了这一点。” 在实验中，手性结构被圆偏​​振光照射，吸收水平被测量为输入的百分比。这使得右手和左手的布置可以彼此区分开。

原则上，两个金纳米棒应足以构成手性对象，因为它们可以以L形或倒L形排列。但是，实验中使用的金棒相距相对较远(在纳米级)在一个中激发的等离子体对在另一个中产生的等离子体几乎没有影响，即两者之间几乎没有耦合。但是Liedl和他的同事们袖手旁观。通过适当地重新设计折纸结构，他们能够在一对L形棒之间放置金纳米球，从而有效地增强了耦合。CD光谱法揭示了能量跃迁的存在，从而证实了研究小组从模拟中得出的假设。

Liedl设想了两个可能的设置，在这些设置中这些纳米结构可以找到实际的应用。它们可用于检测病毒，因为病毒核酸与金颗粒的结合会放大CD信号。另外，手性等离子体发射器可以用作光学计算机中的模型切换设备，其中光学元件代替了作为电子计算机的主力的晶体管。

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