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  最新的一項(xiàng)研究使得科學(xué)家們可以將聚合物塑造成二維或者三維形狀，就像是將多肽折疊成功能性的三維結(jié)構(gòu)一樣。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)共軛聚合物是極其有利的，因?yàn)樗鼈兙哂笑须娮泳W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以導(dǎo)電。導(dǎo)電聚合物的固定和成型對(duì)構(gòu)造分子電路來(lái)說(shuō)是極其重要的一步。

  分別來(lái)自丹麥奧爾胡斯大學(xué)、哈佛大學(xué)維斯研究所以及德國(guó)馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)的一組科學(xué)家們利用DNA折紙技術(shù)合成、固定了共軛聚合物并且對(duì)其進(jìn)行了表征。他們的聚合物可以被塑造成任意的二維和三維結(jié)構(gòu)并且保持其物理性能。

  Knudsen等人合成了一種共軛刷狀聚合物：2,5-二烷氧-對(duì)苯亞乙烯（APPV），這種功能性的聚合物通過九個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的單鏈DNA充當(dāng)聯(lián)結(jié)劑和DNA折紙結(jié)合在一起。APPV的主鏈上有羥基存在和亞苯基聯(lián)結(jié)，這些羥基有利于合成功能性單鏈DNA。

  這種單鏈DNA退火之后會(huì)從DNA臺(tái)階上伸展出互補(bǔ)鏈，因此可以將聚合物固定在合適的位置。這項(xiàng)技術(shù)就是廣為人知的DNA折紙技術(shù)，因?yàn)閺腄NA折紙上伸展出來(lái)的DNA互補(bǔ)鏈可以被調(diào)整成任何形狀用于設(shè)計(jì)，并且可以誘導(dǎo)聚合物和它的互補(bǔ)單鏈DNA一起形成相同的形狀。

  在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，APPV-DNA可以通過凝膠滲透色譜法、紫外可見光譜、熒光光譜、光電子能譜和原子力顯微鏡表征出來(lái)。凝膠滲透色譜法顯示聚合物的尺寸在340 kDa - 3,300 kDa范圍內(nèi)，這和AFM研究結(jié)果都表明更小更長(zhǎng)的聚合物碎片的存在。光電子能譜顯示，少于2/3的含有羥基的亞苯單元被單鏈DNA功能化。AFM研究也提供了表面電勢(shì)的信息，表明APPV-DNA聚合物具有比二氧化硅基片更高的電荷遷移，但是低于金和碳納米管。

  然后聚合物被固定于DNA折紙形成多樣化的二維和三維形狀，測(cè)試了聚合物的平整性以及電荷轉(zhuǎn)移，首先測(cè)試了線形、U型以及90°形狀的DNA折紙。對(duì)表面電勢(shì)的研究結(jié)果表明固定的APPV-DNA聚合物表現(xiàn)出與所有的結(jié)構(gòu)一樣的電荷轉(zhuǎn)移能力。將聚合物依附在DNA折紙上拉緊形成各種結(jié)構(gòu)：波形、樓梯形以及圓環(huán)形，這也證實(shí)了聚合物的柔性。

  最終，APPV-DNA聚合物被構(gòu)造成由雙螺旋疊環(huán)組成的三維的圓柱型結(jié)構(gòu)，這種疊環(huán)是通過短鏈結(jié)合在一起的。透射電鏡研究也證實(shí)了其圓柱狀結(jié)構(gòu)，但是使用透射電鏡聚合物并不能提供足夠的對(duì)照來(lái)進(jìn)行完全的表征。原子力顯微鏡或者任何其他的掃描顯微技術(shù)都不能對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。探針和分子之間的相互作用會(huì)損壞聚合物的軟三維結(jié)構(gòu)。

  為了獲得APPV-DNA圓筒的三維渲染圖，Knudsen等人利用DNA-PAINT這種基于DNA的顯微成像方法，使用額外的沒有固定在DNA折紙上的9個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的單鏈DNA獲得了帶有熒光標(biāo)記的互補(bǔ)鏈。然后他們利用DNA-PAINT技術(shù)將鏈模式顯現(xiàn)出來(lái)并且渲染了三維圖像。

  這項(xiàng)研究證實(shí)了控制共軛聚合物形成二維和三維結(jié)構(gòu)的可能性，這對(duì)分子電路的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是很有前景的。