中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室已故梁浩俊教授领导的研究团队开发出一种简便的焓介导策略，可以以时间依赖的方式精确控制 DNA 功能化胶体的复制和催化组装，从而有助于创建大规模有序纳米材料。该研究发表在《应用化学》上。

信息的复制是自然界的基本特征，核酸在生物系统中起着至关重要的作用。然而，创建能够使用自复制纳米结构生产大规模三维有序纳米材料的合成系统仍然是一项艰巨的挑战。现有的人工自复制系统通常无法可编程组装成复杂的纳米结构，从而限制了它们的潜在功能和应用。

研究团队设计了一种创新的解决方案来克服现有的挑战。通过利用 DNA 的特异性和动态 DNA 纳米技术的原理，他们建立了一个模板系统，其中包括 DNA 功能化的胶体种子。这些种子与一个简化的 DNA 链置换电路编程子系统配对，该子系统旨在产生 DNA 功能化的胶体副本。该系统在室温下运行，无需复杂且可能造成损害的高温过程。

关键创新在于使用时间依赖性相互作用系统来控制可编程原子当量 (PAE) 的复制和催化组装。PAE 由用 DNA 功能化的胶体核心组成，能够通过称为立足点介导的链置换 (TMSD) 反应的过程识别和结合互补的 DNA 链。这允许从模板系统中控制释放催化剂，进而启动 PAE 种子的复制和 PAE 副本组装成超晶格结构。

通过程序化的DNA组装，非活性的PAE拷贝逐渐获得与PAE种子相同的粘性末端，从而促进复制并随后组装成有序的超晶格。重要的是，该系统在复制过程中表现出对模板信息的识别和传递的出色准确性，确保了超晶格结构复制的保真度。

该研究为构建复杂、可编程、大规模三维胶体超晶格材料开辟了途径，可应用于从材料科学到生物技术等领域。