Science：类似于金属中经典电子云图像，分子动力学模拟助力揭示胶体晶体自组装规律

通讯作者：Monica Olvera de la Cruz, ChadA. Mirkin

通讯单位：美国西北大学

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利用DNA分子修饰纳米颗粒是引导纳米颗粒自组装形成纳米晶的经典策略之一。DNA-纳米颗粒的自组装过程与离子晶体相似。

近日，Girard等在分子动力学模拟的指导下揭示了胶体晶体的自组装规律。研究发现，在小颗粒（~1.5 nm）的辅助下，相互排斥的大颗粒（~10 nm）能自组装形成纳米晶。在该纳米晶中，小颗粒可以在晶格内自由移动并扩散，类似于金属中经典的电子云图像。

类似的，当DNA-纳米颗粒复合物的尺寸和体系中的DNA浓度足够低时，由DNA-纳米颗粒复合物自组装得到的胶体晶体表现出类似于金属中的电子云一样的离域化特征和扩散行为。当DNA浓度增加或温度下降时，DNA-纳米颗粒复合物的行为由离域转为定域，该过程类似于经典的金属-绝缘体转变。胶体晶体的金属性为研究金属、金属间化合物及复合相的行为提供了新平台。

图文导读

图1. 从PAE-PAE系统转变为PAE-EE系统

注：PAE为programmable atom equivalents ，指的是作为构筑单元的DNA-纳米颗粒复合物。EE为electron equivalents，指的是PAE在特定条件下的表现类似于金属中的电子云。

图2.体心立方结构的PAE-EE的最概然空间分布

图3. EE在体心立方结构的PAE-EE体系中扩散

图4. PAE-EE体系在平衡状态下的物相

原文信息

Particle analogs of electronsin colloidal crystals (Science, 2019, DOI:10.1126/science.aaw8237)

文献链接：
https://science.sciencemag.org/content/364/6446/1174