蝴蝶翅膀的明亮色彩并不是由顏料顯現(xiàn)出來(lái)的。相反，光子晶體負(fù)責(zé)色彩的變化。它們的周期性納米結(jié)構(gòu)允許某些波長(zhǎng)的光通過(guò)，同時(shí)反射其他波長(zhǎng)。這使得實(shí)際上是透明的翅膀鱗片顯得如此絢麗的色彩。
對(duì)于研究團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，自從 35 多年前理論家預(yù)測(cè)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的人造光子晶體的制造以來(lái)，它一直是一個(gè)重大挑戰(zhàn)和動(dòng)力。
“光子晶體具有廣泛的應(yīng)用范圍。它們已被用來(lái)開(kāi)發(fā)更高效的太陽(yáng)能電池、創(chuàng)新光波導(dǎo)和量子通信材料。然而，它們的制造非常費(fèi)力，”Gregor Posnjak 博士解釋道。
這位物理學(xué)家是慕尼黑大學(xué) Tim Liedl 教授研究小組的博士后。利用 DNA 納米技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種制造光子晶體的新方法。他們的研究結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
與光刻技術(shù)相比，慕尼黑大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用一種稱為 DNA 折紙的方法來(lái)設(shè)計(jì)和合成構(gòu)建塊，然后將其自組裝成特定的晶格結(jié)構(gòu)。 “眾所周知，金剛石晶格理論上具有光子晶體的最佳幾何形狀。在金剛石中，每個(gè)碳原子都與其他四個(gè)碳原子結(jié)合。
“我們的挑戰(zhàn)在于將鉆石晶體的結(jié)構(gòu)擴(kuò)大 500 倍，以便構(gòu)件之間的空間與光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，”Liedl 解釋道。 “我們通過(guò)用更大的構(gòu)建塊替換單個(gè)原子，將晶格的周期性增加到 170 納米——在我們的例子中，是通過(guò) DNA 折紙，”Posnjak 說(shuō)。
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