来自美国布鲁克海文国家实验室能源部的科学家最近在工程动力学纳米材料领域取得了很大进展，这种材料的结构和相关的性能可以根据需求而改变。他们研究了一种对三维阵列中纳米颗粒进行选择性重排的方法，可以通过同一纳米成分获得不同的结构或物相。

布鲁克海文中心功能纳米材料（CFN）带头人Oleg Gang说，一直以来纳米颗粒自组装的目标就是通过设计来创造结构，直到现在，我们构建的大部分结构都是稳态的，目前，我们有一个更有野心的目标：制备可以进行转化的材料，并对颗粒重排过程中出现的新特性加以利用。

直接颗粒重排或相转化的能力，使得科学家可以去选择想要的特性，如材料对光和磁场的反应，并按照需要进行调控。这些相变化材料可以引入新的应用，如动力学能量捕获材料或者光学响应材料。

这项纳米尺度工程的最新进展是基于团队之前的一个探究将纳米颗粒通过自组装转变成复杂复合物阵列的工作，包括利用合成DNA的互补链将他们连接在一起。在这种情况下，他们先通过A、T、G、C碱基的配对连接形成具有规则阵列结构的纳米颗粒集合，然后加入“改编程序”DNA链来改变颗粒间的相互作用。

 Gang说：“我们知道由纳米颗粒构建的材料的性能强烈依赖于他们的排列。先前，我们已经可以通过延长或缩短DNA链的长度来操控光学性能，然而一旦完整的结构被构建完成，那个方法不允许我们再去进行改编。”

在新的方法中，改编DNA序链粘附在已组装的纳米颗粒的开放结合位点上，这些序链会在连接的纳米颗粒上施加附加的力。

CFN的博后，文章的主要作者Yugang Zhang说，通过引入不同类型的重组DNA链，我们修饰了DNA的壳层。改变这些壳层可以选择性的改变颗粒与颗粒间的相互作用，既可以通过同时增强吸引和排斥，也可以通过分别只增强吸引和排斥中的一个。这些改编序链的相互作用在颗粒上施加了新的应力，促使他们获得新的组织结构来平衡这些应力。

利用这种的方法，该团队证明他们可以改变原始的颗粒阵列，通过精确的调控，他们可以将母相转变成多种不同的子相。

Gang说：“这与压力、温度等外界物理环境驱动的相改变有很大的不同，外界物理环境驱动的相改变通常导致单个相的改变或者有时为连续的几个。在那些情况下，为了从A相转变到C相，你必须先将A转换到B，然后再从B到C。而我们的方法允许我们去择我们所需要的子相，并直接转化到该相。这是因为这个子相完全由我们使用的DNA改编序列的类型决定。”

科学家可以通过原位小角X射线散射技术来监控不同子相的结构转变过程。该技术用到的国家同步回旋光源位于布鲁克海文实验室的另一个部门，从1982年一直使用到去年9月（目前被NSLS-II取代，产生的X射线光束的亮度是原来的10000倍）。他们团队同时也使用了计算机建模来计算不同种类改编序列是如何改变内部颗粒间相互作用的，并发现他们的计算与他们的实验结果具有很好的一致性。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶    校正：摩天轮