3月18日，从山西大学光电研究所获悉，日前该校与南京大学、中国医科大学附属第一医院等多家单位合作，将DNA折纸二维晶格与二维范德华材料结合，构建出独特的二维软-硬物质界面，并观察到DNA折纸二维晶格对石墨烯电子态的调控作用。相关成果发表在国际期刊《自然·通讯》杂志上。
▲DNA纳米结构与多维异质材料协同构筑的纳米电子器件示意图
DNA不仅是遗传信息的载体，也是一种可编程的生物材料。DNA分子具有（近）原子级精准的结构、高度可控、可预测的碱基互补配对作用以及优异的自组装能力，这些特性为构建结构精准、尺寸可控、功能多样的纳米结构创造了条件。在DNA纳米结构的诸多构建方法中，DNA折纸技术以其优异的组装效率和突出的设计自由度已在纳米制造领域获得广泛认可。山西大学副教授董宝娟介绍，DNA纳米结构多作为模板引导零维或一维纳米材料的组装和器件加工。例如，DNA纳米结构可作为零维金属纳米颗粒的组装模板或引导一维碳纳米管的定向排列。如何将DNA纳米结构整合到经典的二维材料中，并作为核心功能层调控二维材料的电学特性，仍是一个具有挑战的科学问题。
据悉，研究团队通过优化DNA折纸结构的设计参数，成功构建了尺寸达到10微米级别的高质量DNA折纸二维晶格。研究人员通过干法转移技术，将硬物质石墨烯、六方氮化硼与软物质DNA折纸二维晶格相结合，制备出具有二维软硬物质界面的微纳器件。在研究中，团队通过输运表征在具有二维软硬物质界面的微纳器件中观察到了DNA折纸二维晶格对石墨烯电子态的调控作用。研究人员发现，这一作用具体表现为DNA折纸二维晶格的周期由于能带折叠产生的态密度极小值，在磁场下衍生出除石墨烯本身的朗道扇形图之外次级朗道扇形。
董宝娟表示，该项交叉研究首次在二维硬物质固态电子器件中引入DNA折纸结构，展现了周期性软物质在物态调控中的独特价值。未来，研究团队将继续拓展DNA折纸二维晶格在纳米电子学等领域中的潜在应用。
