自组装允许以自上而下无法达到的空间精度对结构信息和表面化学进行编码。当以基本结构单元充当构筑模块，其特性（包括形状、电荷、配体壳层等）实际上决定了它们相互间的作用行为。因此，设计和调节组成单元的能力将直接与装配体的最终状态相关。
近些年来，DNA 折纸技术凭借其优异的各向异性定位能力及其组分的均匀性显示出了它们在纳米级尺度下的理想的组装能力，可以高通量地制造所需的二维 (2D)和三维 (3D) 纳米结构。然而，为这些巧妙的单元建立一个精确性可比的自组装机制却一直是领域内的一大挑战。常见的单链 DNA与互补序列杂交形成双链作为连接器的策略在连接处带来极大的柔性。不受控制的弯曲、倾斜甚至旋转会在没有明确方向和位置的情况下孤立组装单元。另一个关键难点是实现从单元到集合的有序扩张。尽管 DNA 折纸结构单元可以被视为可编程的原子等价物，但其内部 DNA 模块的周期性排列仍然具有挑战性。如果能够有效控制在自组装过程中单体的连接取向并使其装配成有序结构，这些DNA构筑单元的集群效应就有可能得到提高。
针对上述问题，南京大学田野教授，朱俊杰教授和闵乾昊副教授利用DNA桥接模式对多面体DNA折纸框架进行了装配，获得了一系列不同晶体类型的三维低熵晶格。在桥接模式下，杂交区域被嵌入到DNA折纸框架中，大大缩短了暴露的单/双链 DNA（大约一个数量级），从而获得了与密堆积模型相比，晶格参数的间距偏差小于1.0 nm的紧凑晶格结构。重要的是，得益于这种桥接模式的高度特异性设计，这些晶体结构中周期性排列的 DNA 结构域允许以框架为单位进行各向异性扩展，可以将作为客体粒子的纳米颗粒定位在统一的位置上。此外，通过组装单元几何形状和晶格拓扑的巧妙设计，模块化的桥接原理可以进一步应用于各种晶体类型和多组分系统。
研究者相信，通过结合取向相关的功能纳米材料，如各向异性纳米粒子、碳纳米管和蛋白质等，超精细的集成开发平台将成为可能，为手性器件、纳米电子学和生物反应放大器等提供了新思路。
相关论文发表在Chemical Science（DOI：10.1039/d1sc05060e）上。