Kemampuan DNA untuk menggabungkan rantainya yang saling komplementer ternyata dapat digunakan untuk mengarahkan nanopartikel logam dalam menyusun diri menjadi sebuah kristal, hal tersebut diungkap oleh dua kajian baru yang diterbitkan di Nature (2008, 451, 549 and 553). Penelitian ini mampu menunjukkan sebuah strategi baru untuk memproduksi material canggih yang mampu menyusun diri sendiri dengan memodifikasi secara kimia unsur- unsur penyusunnya.

Dalam kajian diatas, para peneliti mencangkokkan bermacam – macam rantai DNA ke dalam partikel emas dengan diameter antara 10 − 15 nm. Tali pengikat berbahan DNA tersebut tersusun dari berbagai potongan dan didesain sedemikian hingga agar bagian pendek diujung setiap rantai dapat berikatan dengan rantai DNA pasangannya yang telah dilekati nanopartikel. Proses penggabungan − atau reaksi hibridisasi − membentuk struktur tiga dimensi, sehingga dapat menghasilkan kristal berukuran mikrometer.

DNA: Dua rantai komplementer

Dua penelitian diatas meskipun memakai metode yang sama namun masing-masing memiliki fokus yang berbeda. Penelitian pertama yang dipimpin oleh Oleg Gang di Brookhaven National Laboratory mengeksplorasi pengaruh suhu terhadap kristalisasi dengan bantuan DNA ini. Mereka melaporkan bahwa kristal yang terbentuk bersifat reversible selama siklus pemanasan dan pendinginan dan kristalisasi dipengaruhi oleh panjang jarak pisah antara ikatan DNA. Partikel dengan jarak pisah yang panjang (35 atau 50 nucleobases) dapat mengkristal dengan baik, sedangkan yang sangat pendek tidak dapat mengkristal.

Ikatan Baru: Sebuah metode baru yang menggunakan rantai DNA untuk menyusun nanopartikel menjadi kristal. (Sumber: Chad Mirkin, Northwestern University)

Sementara itu, di Northwestern University, sebuah tim yang diketuai Chad A. Mirkin dan George C. Schatz mennganalisa struktur kristal apa saja yang dapat dibentuk oleh satu jenis nanopartikel. Mereka menemukan hasil bahwa ketika hanya menggunakan satu jenis pengikat DNA, maka partikel akan membentuk kristal dengan struktur face centered cubic (FCC). Tetapi jika partikel tadi dikombinasikan dengan DNA dengan bebagai jenis kombinasi, maka Kristal yang terbentuk adalah body centered cubic (BCC).

Struktur Krista: BCC dan FCC

Mengomentari hasil penelitian diatas, Prof. John C Crocker dari Teknik Kimia University of Pennsylvania menegaskan bahwa metode ini akan bisa digunakan untuk hampir seluruh partikel untuk membuat komposit yang canggih yang akan memiliki sifat- sifat elektronik dan optik yang unik dan belum ada sebelumnya.