麻省理工等机构利用可编程原子来实现可控原子结晶

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在金属表面结晶过程中，原子或分子会像士兵一样排列成有序阵列，是定义现代生活的许多材料（包括微芯片和太阳能电池中的硅）的基础。但是，尽管许多有用的晶体应用涉及它们在固体表面上的生长（而不是在溶液中），所以科学家们缺乏研究这类生长的良好工具。现在，麻省理工和德雷珀的一个研究人员小组找到了一种方法，可以重现晶体的生长过程，这种方法的规模更大，使该过程的研究和分析更加容易。

麻省理工学院的Robert Macfarlane，Leonardo Zomberg和Draper的Diana Lewis博士在新的论文中描述了这种新方法。Macfarlane解释说，使该过程易于观察和量化的关键不是使用实际原子组装这些晶体，而是使用可编程原子或PAE。之所以可行，是因为原子排列成晶格的方式完全是几何问题，而不依赖于其成分的特定化学或电子特性。该团队使用了球形的金纳米颗粒，上面涂有经过特殊选择的基因工程DNA单链，单个DNA链是固有的特性，可以将自身紧密地连接到相应的互补链上，从而形成经典的双螺旋结构，因此这种配置提供了一种确保粒子以精确所需的方式自我组成的可靠方法。

Macfarlane说：“了解晶体如何从表面向上生长对于许多不同领域都非常重要。例如，半导体工业是基于大型单晶或多晶材料的生长，必须以高精度对其进行控制，但是该工艺的细节却难以研究。这就是使用超大型类似物（例如PAE）如此有益的原因。他们设计了该系统，使晶体从表面开始成核并生长，通过调整颗粒之间以及颗粒与涂有DNA的表面之间的相互作用，我们可以决定大小，形状，方向和程度晶体中的各向异性。上面的不是金字塔，是Macfarlane等利用最新技术制造的结晶。
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