三维纳米结构是指由零维、一维、二维中的一种或多种基本结构单元组成的复合材料，三维纳米结构既可具有纳米材料与结构所赋予的量子效应、尺寸效应与表面效应等新奇物性，又可通过三维几何结构实现电声子输运与耦合、自旋极化、激子行为、波阵面调控等物性的协同调制，获得平面器件不具有的功能。
金属和
半导体三维纳米结构是下一代半导体器件、神经形态计算和先进
能源应用的潜在基础材料，其精准控制对于实现各种新颖的机械、光学和电子性能至关重要。
近日，美国布鲁克海文国家实验室与哥伦比亚大学、纽约大学石溪分校合作建立了一种利用可编程DNA自组装构建功能性三维纳米结构的通用方法，他们通过对DNA链进行编码，引导纳米粒子按照设计好的结构自组装成纳米晶体，从而产生有益的特性，如导电性、光敏性和磁性等。
然而，该方法也存在局限性，例如，纳米结构不够坚固。在此前的研究中，布鲁克海文国家实验室的研究团队发明出引入二氧化硅的方法来增强结构坚固性，相当于为纳米材料打下坚硬的骨骼。
随后他们又开创了两种在材料表面结合化学物质的新技术——气相渗透法和液相渗透法，以蒸汽形式将金属等化学物质结合到纳米结构上，并使其穿透材料表面，深入结构内部，相当于在坚硬的骨骼上叠加了各种功能性涂层。
在此项研究中，研究人员将两种渗透技术叠加在一起，成功获得了由金属、金属氧化物、半导体材料以及复合材料制备的各种纳米结构，实现了通过一种方法生产种类广泛的功能性纳米结构。据相关研究员表示，技术叠加之后显示出“比以往任何时候都更深入的控制”，可以产生更复杂的结构，例如将铂、铝和锌结合在一个纳米结构上。”
科研团队通过使用相同的工艺方案，以简单、可重复和稳定的方式，成功生产出如此多材料成分不同的纳米结构。目前，通过这一方法，科研团队能够生产出含有锌、铝、铜、钼、钨、铟、锡、铂等不同金属相互组合的各种三维纳米结构。
科研团队证明了可以使用DNA定向组装来组织各种类型的结构，该项结果有助于开发创新性的半导体器件、光学材料、先进能源材料等。然而，要将这项研究提升到一个新的水平，不能仅仅依靠DNA。下一步，科研团队将继续扩展方法，为微电子和半导体器件等提供更坚固、功能更全面的结构。
(资料来源：中国科学报)
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