DNA 코팅 콜로이드의 시드 성장으로 생성된 거시적 광자 단결정

광자 결정은 그 구성이외에도 구조에서 기인하는 광학적 특성을 지닌 재료의 일종으로, 가시광선의 파장과 비슷한 크기를 가진 입자가 스스로 조립하여 생성될 수 있습니다. 원리 증명 연구에서는 DNA가 미세 미터 크기의 콜로이드 입자가 가시 스펙트럼에서 광자 특성을 가진 완전히 프로그래밍 가능한 결정 구조로 자가 조립하는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 미세 미터 크기의 DNA 기능화 입자의 극도로 온도에 민감한 동역학은 광자 메타물질 응용에 필요한 크고 단일 분포의 결정을 성장시키려는 시도를 좌절시켜 왔습니다. 여기서 우리는 수백만 개의 광학 규모 DNA 기능화 입자를 포함하는 단일 도메인 결정을 자가 조립하기 위한 견고한 2단계 프로토콜을 설명합니다: 단일 분포의 결정이 초기에는 마이크로 유체역학으로 생성된 단일 분포의 물방울에서 조립된 후, 시드 확산 제한 성장을 통해 거시적 크기로 성장합니다. 우리는 서로 다른 메타물질 특성을 가진 거시적 단일 도메인 광자 결정을 조립함으로써 우리의 접근 방식의 일반성을 보여줍니다. 이러한 결정은 기본 결 구조에 따라 구조적 색상과 같은 특성을 갖습니다. 광학 규모의 DNA 코팅 콜로이드의 결정화에 내재된 기본 동역학 함정을 회피함으로써, 우리는 DNA 프로그래밍 재료로 광자 장치를 설계하는 데 핵심 장벽을 제거합니다.