蝴蝶翅膀的闪亮色彩并不是来自颜料，而是由光子晶体引起的。这些晶体的周期性纳米结构答应特定波长的光经过，一起反射其他波长的光。这使得实际上通明的翅膀鳞片显得这么美丽。自从理论学家在35年前猜测光子晶体以来，制造用于可见光波长的人工光子晶体一直是研讨团队的严重应战和动力。“光子晶体有多种运用。它们已被用于开发更高效的太阳能电池、立异的光波导和量子通讯。但是，它们的制造的完好进程很杂乱，”物理学博士后格雷戈尔·波斯尼亚克（Gregor Posnjak）解释道。他是LMU教授蒂姆·利德尔（Tim Liedl）研讨小组的一名博士后，该团队的作业得到了“e-conversion”杰出集群和欧洲研讨委员会的赞助。运用DNA纳米技能，该团队开发了一种制造光子晶体的新办法。他们的研讨成果现已宣布在《科学》杂志上。

　　与光刻技能比较，LMU团队运用了一种称为DNA折纸的办法来规划和组成构建块，这些构建块随后自拼装成特定的晶格结构。“理论上早已知道，金刚石晶格关于光子晶体具有最佳几许结构。在金刚石中，每个碳原子与四个其他碳原子结合。咱们的应战在于将金刚石晶体的结构扩大500倍，使构建块之间的距离与光的波长相对应，”蒂姆·利德尔解释道。“咱们经过DNA折纸将晶格的周期性增加到170纳米，”波斯尼亚克说道。

　　听起来像戏法的东西其实便是利德尔小组的特长，该团队是世界领先的DNA折纸和自拼装研讨团队之一。为此，科学家们运用一条长的环形DNA链（由大约8000个碱基组成）和一组200个短DNA夹子。“后者操控着较长DNA链的折叠，简直能构成任何形状——类似于折纸大师将纸张折成杂乱的物体。因而，夹子决议了DNA折纸目标怎么组组成所需的金刚石晶格，”LMU的博士后研讨员说道。DNA折纸构建块构成大约十微米巨细的晶体，这些晶体被堆积在基板上，然后交给来自慕尼黑工业大学（TUM）沃尔特·肖特基研讨所的协作研讨小组。由伊恩·夏普教授（相同由“e-conversion”杰出集群赞助）领导的团队可以在DNA折纸晶体的一切表面上堆积单原子层的二氧化钛。“DNA折纸金刚石晶格充任二氧化钛的支架，二氧化钛因为其高折射率，决议了晶格的光子特性。涂层后，咱们的光子晶体不答应约300纳米波长的紫外光经过，而是反射它，”波斯尼亚克解释道。反射光的波长可以终究靠调整二氧化钛层的厚度来操控。

　　关于在红外范围内作业的光子晶体，经典的光刻技能是适用的，但进程繁琐且贵重。在可见光和紫外光波长范围内，光刻办法迄今未取得成功。“因而，运用DNA折纸在水溶液中自拼装的相对简略的制造的完好进程，为出产所需尺度的结构供给了一种强壮的代替办法，具有本钱效益且可大量出产，”蒂姆·利德尔教授说道。他坚信，这种共同的具有大孔且化学可寻址的结构将激起进一步的研讨——例如在动力搜集和存储范畴。在同一期的《科学》杂志中，由亚利桑那州立大学和TUM的彼得·苏尔茨教授领导的协作研讨提出了一个理论结构，用于规划多样的晶体晶格，并经过试验展现了运用DNA折纸构建块构成的钙钛矿晶格，该晶格也或许用于光子运用。