西北大学的研究人员已经证明，微调DNA相互作用强度可以改善胶体晶体工程，以增强它们在创建一系列功能性纳米材料中的使用，根据最近发表在ACS Nano上的一项研究。

Chad Mirkin博士，血液学和肿瘤学系医学教授，西北大学Weinberg艺术与科学学院George B. Rathmann化学教授，国际纳米技术研究所所长，是该研究的资深作者。

DNA胶体晶体工程涉及将纳米颗粒修饰成可编程原子等价物或“PAE”，用于形成胶体晶体，然后可用于设计可编程的合成DNA序列。

最近，该过程的重点是控制晶体尺寸和形状，然而，即使使用已建立的方法，也很难分离晶体形成或成核和生长。

“新晶体可以在整个过程中成核，而现有的晶体在整个过程中都在生长，所以你可以有一些非常小的晶体可能在这个过程的后期形成，而大的晶体在整个过程中都在增长，你最终会得到一个非常不均匀的晶体大小。因此，试图将这两个事件分开，从最初的晶体形成中生长，是我们想要解决的问题，“温伯格艺术与科学学院化学系的博士生Kaitlin Landy说。

在这项研究中，Mirkin的团队探索了如何使用DNA相互作用强度来分离胶体结晶中的成核和生长。

为此，该团队创建了两组互补纳米颗粒：一批包含互补碱基对，称为“种子”PAE，另一批包含不匹配的碱基对以制造“生长”PAE。

“所以你有你的初始晶体['种子'颗粒]正在形成溶液，然后在以后你的较弱晶体['生长'颗粒]能够在已经存在的东西上生长，”Kyle Gibson说，他是Mirkin实验室的博士后研究员，也是该研究的共同主要作者。

使用这种方法，研究人员能够提高晶体均匀性。他们还可以独立选择纳米颗粒和DNA外壳序列，并基本上混合和匹配它们，使他们能够将不同类型的材料结合到晶体中。

“我们认为向前发展非常强大的一件事是思考如何通过使用不同的粒子核心来跟踪这些[结晶]过程，”吉布森补充道。

“这种方法可用于在单个步骤中制造这些有趣的核壳结构，这以前需要在第二个生长步骤之前对第一个晶体进行合成后稳定，”兰迪说。“有了这两种不同的DNA相互作用强度，如果我们能够基本上标记不同类型的粒子在最终结构中的位置，那么研究这些基本问题是有用的。