Pemrograman Superlattice Saluran Terbuka Satu Dimensi dengan Ikatan Tepi Meta-DNA

Abstrak
Sifat fisikokimia nanomaterial berpori satu dimensi (1D) pada dasarnya dipengaruhi oleh karakteristik topologi salurannya, termasuk ukuran saluran, bentuk, susunan, dan konektivitas. Namun, sintesis kristal berpori 1D yang terdiversifikasi secara topologi yang mencakup rentang mesopori hingga makropori tetap menjadi tantangan yang signifikan. Di sini, kami menyajikan strategi universal untuk membangun superlattice saluran terbuka 1D melalui perakitan tepi-ke-tepi (pengikatan tepi) meta-DNA yang dimodifikasi secara jarang oleh DNA (M-DNA). Dengan memprogram kekakuan dan panjang ikatan DNA yang terdistribusi jarang pada permukaan M-DNA, kami mencapai perakitan terurut jarak jauh dari superlattice saluran tunggal 1D M-DNA segitiga (3,7 ± 1,2 μm) dengan struktur makropori. Generalitas pendekatan ini selanjutnya ditunjukkan dengan merakit M-DNA heksagonal menjadi superlattice multi-saluran 1D (3,6 ± 1,0 μm) dengan struktur mesopori, sehingga mengurangi ukuran pori dari 140 menjadi 29 nm dan porositas dari ~94,2 menjadi ~87,5%. Lebih jauh lagi, lapisan emas ultratipis yang tumbuh in situ pada superlattice M-DNA segitiga menunjukkan peningkatan aktivitas elektrokatalitik sekitar 3,3 kali lipat dibandingkan dengan M-DNA segitiga yang tidak dirakit, yang disebabkan oleh peningkatan luas permukaan dan celah pita yang lebih lebar. Pekerjaan ini memperluas kerangka desain untuk kristal berpori yang dirakit melalui nanoteknologi DNA dan menyoroti potensi aplikasinya dalam katalisis, konversi energi, dan seterusnya.