DNA折纸支持生命科学等应用

一个欧洲研究小组开发了一种基于染料和DNA编程的方法，用于计算单个化合物中存在的分子数量。该方法支持生物医学和生命科学领域的应用，以及涉及OLED、太阳能电池和软材料的应用，比如太阳光伏发电和液晶显示。研究小组使用一种叫做"DNA折纸"的方法，将单个染料分子放置在合适的距离。研究人员通过操作和折叠DNA到几纳米尺寸的所需形状和大小来排列分子。

在光学显微镜下，单个"折纸"分子的荧光无法立即分辨。为了克服这种情况，团队成员通过半透明的镜子传递光束，使位于镜面两侧的光检测器能够记录光束。作为一个一次只能发射一个光粒子的分子，两个光检测器中只有一个能够感知光束。通过考虑光到达任何探测器的时间顺序，科学家们成功地确定了折纸结构中存在染料分子的准确数量。

在工作中使用DNA"折纸"，DNA的编程方式是分子按照需要每隔几纳米折叠DNA。University of Regensburg/Felix J. Hoffman供图。

在这项工作中，确定染料分子的数量与DNA的可编程性直接相关。具有单个染料分子的折纸结构会发射单个光子。类似的，具有五个染料分子的折纸结构会发射五个光子。研究人员报告说，单个染料分子也相对应地相互作用。染料首先吸收能量，然后要么以光的形式重新释放能量，要么将其传递给相邻的染料分子。如果相邻的染料已经被激发，两个激发态相遇，就会破坏最初能态，最终导致单个激发。

研究人员说，这种被描述为"湮灭"的特性在分子光电子学的研究中非常重要，这个方法使处在单粒子水平的激子研究得以实现。研究人员在论文中报告说，这能够改进激子探针的设计，如超亮荧光纳米粒子和光电子器件材料。研究人员还用连体聚合物进行了测试。这个团队包括Jan Vogelsang (University of Regensburg), Gordon Hedley (University of Glasgow), 和Philip Tinnefeld (LMU Munich).

这项研究发表在《Nature Communications》上。(www.doi.org/10.1038/s41467-021-21474-z).