摘要：研究人员如今希望创造具有刻蚀纹样的晶片级表面，这有助于她们扩充设计应用，而不仅仅是或VR/AR设备。
集成量子点的平板电视已经商用。但是，制造它们的“量子棒(rod)”阵列对于商业设备来说要苦难得多。量子棒可以控制光的偏振光和颜色，为虚拟现实设备生成3D图象。
麻省理工大学的工程师团队借助折叠DNA制成的支架，提出了一种精确组装量子棒阵列的新方式。她们通过以高度受控的方法将量子棒沉积到DNA支架上，进而调节方向，这是决定阵列发射光偏振光的关键诱因，使向虚拟场景添加深度和维度显得愈发容易。
MarkBathe是麻省理工大学生物工程院士，同时也是这项新研究的资深作者，他说:“量子棒技术的一大挑战是:怎样在纳米级别上进行排列，让它们都指向同一个方向?当它们在2D表面上都指向同一方向时，它们在与光互相作用和控制其偏振光方面都具有相同的特点。”
该研究成果以“denseDNAofdotsandrodsfor2Darraywith”为题，被发表在《科学进展》上。麻省理工大学博士后ChiChen和XinLuo是这篇论文的主要作者。该论文的其他联合作者分别是材料科学与工程副院长、博士和物理院长Wolfe。
纳米级结构
在过去15年里，Bathe和其他人在DNA纳米结构的设计和制造方面处于领先地位量子通讯阵列，该技术也被称为DNA折纸。DNA是一种高度稳定和可编程的分子，是用于各类应用的微型结构的理想材料，包括输送抗生素、充当生物传感，或产生光捕获材料的支架。
通过DNA折纸技术得到的各种结布光形
Bathe的实验室开发出一种估算方式，让研究人员只需简单输入她们想要创建的纳米级形状，程序都会估算出才能自组装成正确形状的DNA序列。她们还开发出了其他可扩充的制造方式，将量子点整合到那些基于DNA的材料中。
Bathe和Chen在2022年的一篇论文中表明，她们可以使用DNA通过可扩充的生物制造将量子点固定在精确的位置。在此工作的基础上，她们与麦克法兰实验室合作，共同解决将量子棒排列成二维阵列的挑战，这愈发困难，由于量子棒须要沿同一方向对齐。
现有的方式是借助织物的机械磨擦或电场将量子棒扫向一个方向，进而制造出排列整齐的量子棒阵列。这些技巧疗效比较局限，由于高效的发光要求鞭毛体彼此之间保持起码10纳米的距离，这样它们就不会“淬灭”或抑制门口量子棒的光。
为了实现这一目标，研究人员设计了一种将量子棒附着到砖石状的矩形DNA结构上的方式，用以保持理想的距离。之后将这种DNA结构附着在一个表面上，像拼图一样组合在一起。
Bathe表示:“量子棒以相同的方向放置在纳米级DNA结构上，因而现今可以通过在2D表面上自组装来对所有那些量子棒进行纹样化，而且可以在等不同应用所需的微米尺度上实现这一点。你可以将它们定向到可控的特定方向，并让它们彼此保持适当距离，如同拼图一样。”
组装拼图
作为使这些技巧发挥作用的第一步，研究人员必须想出一种将DNA链附着到量子棒上的技巧。因此，ChiChen开发了一种工艺，将DNA乳化，使之与量子棒混和，之后迅速使混和物脱水，进而使DNA分子在量子棒表面产生致密层。
这个过程只须要几分钟，比现有任何将DNA附着到纳米级粒子上的方式都要快，这可能是实现商业应用的关键。
Chen表示：“这种方式的奇特之处在于它几乎普遍适用于任何与纳米颗粒表面有亲和力的亲水官能团，就能立刻被推到纳米级颗粒的表面。这些方式可以将制造时间从几天降低到只要几分钟。”
这种DNA链如同魔术贴一样把量子棒粘在DNA折纸模板上，产生一层薄膜，覆盖在硅酸盐表面上。这些DNA薄膜首先是通过自组装产生的量子通讯阵列，通过顺着DNA模板边沿伸开的DNA链将相邻的DNA模板联接在一起。
研究人员如今希望创造具有刻蚀纹样的晶片级表面，这有助于她们扩充设计应用，而不仅仅是或VR/AR设备。
表示：“我们在论文中描述的方式很棒，由于它可以挺好地控制量子棒的空间和方向定位。接出来要制做更分层的链表，带宽度不等的编程结构。控制那些量子棒阵列的大小、形状和位置的技术是通往各类不同电子应用的门户。”
Bathe补充道：“DNA是一种别具魅力的制造材料，由于生物生产既可扩充又可持续。下一步的重点是通过解决剩下的几个困局问题，包括转向对环境来说更安全的量子棒等，因而把这项技术转向商业。”
本文编译自：
编译/R星人（文中未标明的图片均来始于网路）
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