美国西北大学和密歇根大学的研究团队在多面体纳米粒子的组装领域取得了重大突破，为先进材料的制造提供了崭新的可能性。他们采用了一种新型的合成策略，这一创新被发表在最新一期《科学》杂志上，展示了对超材料设计的拓展，为未来的科技发展描绘了令人振奋的前景。
在我们的日常生活中，我们可以轻松地用手操控宏观材料，甚至学龄前的儿童也能灵活地操作玩具积木并将它们组合在一起。然而，在纳米尺度上，由于手和纳米粒子之间存在巨大的尺寸差异，人们无法直接用手来操作纳米粒子。为了克服这个困境，研究人员将DNA作为一种“手”引入，利用DNA对纳米粒子进行化学编码。这种方法使得人们可以识别形状互补的纳米粒子，并通过DNA将它们有序地排列，形成精密的空间填充结构。
传统上，使用DNA作为键合元件来设计纳米晶体的方法无法实现三维空间填充的平铺排列。但这次，西北大学的研究人员采用了更短、更灵活的分子配体——寡聚乙二醇修饰DNA。寡聚乙二醇单元不仅可以充当减震器，而且可以调整到适当的长度，确保各种形状的纳米粒子可以近乎完美地装配在一起。通过这一创新，研究人员已经成功合成了10种新的胶体晶体，为先进材料的开发提供了更多可能性。
纳米粒子在本质上是不完美的，即使是在同一合成批次中生产的单个纳米粒子的大小和形状也可能略有不同。这种不完美性可能限制它们在组装时有效地填充空间的能力。此外，传统上用于组装的DNA链长度几乎与纳米粒子的直径相等或更长，这可能会掩盖粒子几何形状对键合的一些关键贡献。
然而，研究团队成功地克服了这两个障碍，为纳米技术的发展开辟了新的前沿。他们解决了一个新的问题，使得创建高度有序的胶体晶体成为可能。这些晶体的形状和尺寸曾被认为是无法制造出来的，而这次的研究却展示了使用简单的几何方法来设计大的、充满空间的胶体晶体的能力。
