本發明屬于納米材料領域，尤其涉及一種由納米粒子構成的二維手性超晶格的制備方法。

背景技術：

1、1982年，seeman教授率先提出利用帶有互補粘性末端的分枝dna分子來構建二維有序陣列這一概念。后來，seeman和他的同事開發了由兩個通過交叉連接的雙螺旋組成的雙交叉(dnadouble-crossover，dx)分子，并將其成功地構建在周期性的二維晶格和管中。2006年，rothemund教授開創性地提出了dna折紙術概念，即利用dna長鏈的自我識別與結合能力，通過精確設計堿基序列，實現了dna長鏈的折疊，進而構建出具有特定形狀的二維納米結構，如矩形、正方形、三角形、星形甚至笑臉等。這一技術的出現，標志著dna納米技術在構建復雜、精確納米結構方面達到了前所未有的高度。近些年來，隨著技術的不斷進步和研究的深入，科學家們已經在二維dna瓦片上成功組裝出了各種無機納米材料。jiang等人利用dna技術的可編程性構建出了不同的形貌與尺寸的二維dna陣列；liedl等人通過結合dna折紙自組裝和表面光刻技術，成功將dna折紙沉積到光刻圖案基底上，并以此創建了能夠精確放置dna結構的大規模陣列；bathe等利用表面輔助組裝方法成功實現了量子點及量子棒在云母片上的二維有序自組裝。這些研究結果都表明dna納米技術是一種非常有效的制造納米結構的手段。

2、二維手性納米超晶格在光學、電學和磁學等領域均展現出獨特的性能，手性納米結構的特性更使其在光的選擇性吸收、散射和發射方面表現出優異的性能；盡管已有的dna自組裝方法在構建二維納米結構方面取得了顯著進展，但如何靈活且高效地利用dna折紙技術，通過自下而上的方式將納米顆粒組裝成二維手性超晶格，實現高度有序且具有特定手性特征的超晶格仍然是一個挑戰。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種二維手性納米超晶格的構建方法。

2、為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

3、一種二維手性納米超晶格的構建方法，包括下述步驟：利用等離子清洗機對基底進行處理，改變其親水性；利用dna自組裝技術構建二維dna陣列；用dna對納米顆粒及納米棒進行修飾；將二維dna陣列鋪展于基底表面；將經dna修飾后的納米顆粒和納米棒與所述二維dna陣列進行雜交，形成二維手性納米超晶格。

4、優選的是，本發明的二維dna陣列的組裝是以三角形dna折紙為基元，加入dna邊緣鏈經自組裝技術組裝而成，三角形dna折紙尺寸為80nm×80nm×80nm×2nm。

5、優選的是，本發明的基元三角形dna折紙包括用m13mp18病毒中提取的7259個堿基的長單鏈dna，一組輔助鏈dna及與捕獲鏈dna，通過輔助鏈dna與捕獲鏈dna和m13mp18病毒的長單鏈dna配對折疊而成，所述輔助鏈dna和捕獲鏈dna總數為168條，且任意一條所述輔助鏈的堿基數量可不相等。所述捕獲鏈dna包括兩短序列s1和s2，所述短序列s1參與m13mp18病毒長單鏈dna配對，所述短序列s2為粘性末端用以捕獲所述納米顆粒或納米棒。所述dna邊緣鏈為24條，用于將三角形dna折紙組裝為二維dna折紙陣列。

6、優選的是，本發明通過改變捕獲連位點的設計，組裝出三種不同結構的二維納米超晶格，分別將其命名為超晶格ⅰ、超晶格ⅱ和超晶格ⅲ。

7、優選的是，對于超晶格ⅰ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為16條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲；對于超晶格ⅱ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為16條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲；對于超晶格ⅲ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為11條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲。

8、優選的是，本發明在完成將二維dna陣列鋪展于二氧化硅基底上之后，還需等待20分鐘，待陣列與基底穩定連接后，使用緩沖液(1×tae-mg2+)進行沖洗用于除去多余的dna鏈。

9、優選的是，本發明用dna對納米顆粒或納米棒進行修飾所用的dna為經巰基修飾過的dna。

10、優選的是，本發明的納米顆粒為金納米顆粒，所述納米棒為金納米棒。

11、優選的是，本發明在完成用dna對納米顆粒或納米棒進行修飾后還包括除去多余的dna的步驟。

12、優選的是，本發明除去多余的dna的步驟包括采用1％瓊脂糖電泳將多余的dna除去。

13、優選的是，本發明將經dna修飾后的納米顆粒或納米棒與所述二維dna陣列進行雜交的雜交溫度低于所述二維dna陣列的解鏈溫度。

14、采用上述技術方案，本發明的有益效果在于：

15、本發明提供了一種在基底上構建二維手性納米超晶格的方法，包括下述步驟：利用等離子清洗機對硅基底進行處理，改變其親水性；利用dna自組裝技術構建二維dna折紙陣列；用dna對納米顆粒及納米棒進行修飾；將二維dna折紙陣列鋪展于基底表面；將經dna修飾后的納米顆粒和納米棒與所述二維dna折紙陣列進行雜交，形成二維手性納米超晶格。本發明實施提供的二維手性納米超晶格的構建方法，通過對dna折紙陣列上的捕獲鏈進行位置設計，捕獲與之配對的納米顆粒和納米棒，能夠實現對納米顆粒和納米棒進行精確的空間定位，即空間可尋址，從而可以構建特定設計的二維手性納米超晶格。

技術特征：

1.一種二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，包括下述步驟：

2.根據權利要求1所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，所述二維dna陣列的組裝是以dna折紙為基元，加入dna邊緣鏈經自組裝而成。dna折紙的形狀可靈活設計，如三角形、四方形、六方形等。

3.根據權利要求2所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，所述基元三角形dna折紙包括用m13mp18病毒中提取的7259個堿基的長單鏈dna，一組輔助鏈dna及與捕獲鏈dna，通過輔助鏈dna與捕獲鏈dna和m13mp18病毒的長單鏈dna配對折疊而成，所述輔助鏈dna和捕獲鏈dna總數為168條，且任意一條所述輔助鏈的堿基數量可不相等；所述捕獲鏈dna包括兩短序列s1和s2，所述短序列s1參與m13mp18病毒長單鏈dna配對，所述短序列s2為粘性末端用以捕獲所述納米顆粒或納米棒；所述dna邊緣鏈為24條，用于將三角形dna折紙組裝為二維dna折紙陣列。

4.根據權利要求3所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，可通過改變捕獲連位點的設計，組裝出三種不同結構的二維納米超晶格，分別為超晶格ⅰ、超晶格ⅱ和超晶格ⅲ。

5.根據權利要求3和4所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，對于超晶格ⅰ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為16條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲；對于超晶格ⅱ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為16條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲；對于超晶格ⅲ，任意一個所述納米棒所需捕獲連為11條，任意一個所述納米顆粒需要2條所述捕獲鏈dna捕獲。

6.根據權利要求1所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，在完成將二維dna陣列鋪展于二氧化硅基底上之后，等待20分鐘，待陣列與基底穩定連接后，使用緩沖液進行沖洗，用于除去多余的dna鏈。

7.根據權利要求1所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，使用dna對納米顆粒或納米棒進行修飾所用的dna為經巰基修飾過的dna。

8.根據權利要求1或7所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，所述納米顆粒、納米棒可以為金屬、半導體、磁性顆粒。

9.根據權利要求1所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，在完成用dna對納米顆粒或納米棒進行修飾后還包括除去多余的dna的步驟；除去多余的dna的步驟包括采用1％瓊脂糖電泳將多余的dna除去。

10.根據權利要求1所述的二維手性納米超晶格的構建方法，其特征在于，其中，將經dna修飾后的納米顆粒或納米棒與所述二維dna折紙陣列進行雜交的雜交溫度低于所述二維dna陣列的解鏈溫度。

技術總結
本發明提供了一種二維手性納米超晶格的構建方法，包括下述步驟：利用等離子清洗機對硅基底進行處理，改變其親水性；利用DNA自組裝技術構建二維DNA折紙陣列；用DNA對納米顆粒及納米棒進行修飾；將二維DNA折紙陣列鋪展于基底表面；將經DNA修飾后的納米顆粒和納米棒與所述二維DNA折紙陣列進行雜交，形成二維手性納米超晶格。本發明提供的二維手性納米超晶格的構建方法，通過對DNA折紙陣列上的捕獲鏈進行位置設計，捕獲與之配對的納米顆粒和納米棒，能夠實現對納米顆粒和納米棒進行精確的空間定位，即空間可尋址，從而可以構建特定設計的二維手性納米超晶格。

技術研發人員：蘭祥,董冰倩
受保護的技術使用者：東華大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28