"Colloids with valence and specific directional bonding". Y. Wang, Y. Wang, D. R. Breed, V. N. Manoharan, L. Feng, A. D. Hollingsworth, M. Weck, D. J. Pine. NATURE 491, 51 (2012). DOI: 10.1038/nature11564
The ability to design and assemble three-dimensional structures from
colloidal particles is limited by the absence of specific directional
bonds. As a result, complex or low-coordination structures, common in
atomic and molecular systems, are rare in the colloidal domain. Here we
demonstrate a general method for creating the colloidal analogues of
atoms with valence: colloidal particles with chemically distinct surface
patches that imitate hybridized atomic orbitals, including sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2 and sp3d3.
Functionalized with DNA with single-stranded sticky ends, patches on
different particles can form highly directional bonds through
programmable, specific and reversible DNA hybridization. These features
allow the particles to self-assemble into ‘colloidal molecules’ with
triangular, tetrahedral and other bonding symmetries, and should also
give access to a rich variety of new microstructured colloidal
materials.
La capacidad para diseñar y ensamblar estructuras tridimensionales a partir de partículas coloidales tiene llimitaciones debido a la ausencia de enlaces direccionales específicos. Como resultado, es muy difícil encontrar estructuras complejas o de baja coordinación, como las que se encuentran en los sistemas atómicos y moleculares, en el dominio coloidal. Aquí se demuestra un método general para la creación de analogías coloidales de átomos con valencia: partículas coloidales con diversos parches químicos superficiales que imitan orbitales atómicos hibridados, que incluyen sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2 y sp3d3. Funcionalizando con ADN con terminaciones de enlace sencillas, los parches en diferentes partículas pueden formar enlaces altamente direccionales a partir de la hibridación programada, específica y reversible de ADN. Estas características permiten a las partículas autoensamblarse en "moléculas coloidales" con simetrías triangular, tetraédrica y con otras simetrías de enlace, y deben permitir elaborar toda una rica variedad de materiales coloidales microestructurados.
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