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研究人員利用 DNA 折紙技術(shù)為未來的可見光半導(dǎo)體創(chuàng)造了金剛石晶格

導(dǎo)讀 蝴蝶翅膀的明亮色彩并不是由顏料顯現(xiàn)出來的。相反,光子晶體負責(zé)色彩的變化。它們的周期性納米結(jié)構(gòu)允許某些波長的光通過,同時反射其他波長...

蝴蝶翅膀的明亮色彩并不是由顏料顯現(xiàn)出來的。相反,光子晶體負責(zé)色彩的變化。它們的周期性納米結(jié)構(gòu)允許某些波長的光通過,同時反射其他波長。這使得實際上是透明的翅膀鱗片顯得如此絢麗的色彩。

對于研究團隊來說,自從 35 多年前理論家預(yù)測可見光波長的人造光子晶體的制造以來,它一直是一個重大挑戰(zhàn)和動力。

“光子晶體具有廣泛的應(yīng)用范圍。它們已被用來開發(fā)更高效的太陽能電池、創(chuàng)新光波導(dǎo)和量子通信材料。然而,它們的制造非常費力,”Gregor Posnjak 博士解釋道。

這位物理學(xué)家是慕尼黑大學(xué) Tim Liedl 教授研究小組的博士后。利用 DNA 納米技術(shù),該團隊開發(fā)了一種制造光子晶體的新方法。他們的研究結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

與光刻技術(shù)相比,慕尼黑大學(xué)團隊使用一種稱為 DNA 折紙的方法來設(shè)計和合成構(gòu)建塊,然后將其自組裝成特定的晶格結(jié)構(gòu)。 “眾所周知,金剛石晶格理論上具有光子晶體的最佳幾何形狀。在金剛石中,每個碳原子都與其他四個碳原子結(jié)合。

“我們的挑戰(zhàn)在于將鉆石晶體的結(jié)構(gòu)擴大 500 倍,以便構(gòu)件之間的空間與光的波長相對應(yīng),”Liedl 解釋道。 “我們通過用更大的構(gòu)建塊替換單個原子,將晶格的周期性增加到 170 納米——在我們的例子中,是通過 DNA 折紙,”Posnjak 說。

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