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DNA折纸通过将纳米尺度构件连接成微米尺度组装体，为以亚纳米精度设计构筑型超材料提供了一条途径。然而，当前的自动化设计空间仍局限于固定的DNA折纸基元，从而限制了对质量效率高的纳米结构刚度进行便捷调控的能力。在此，我们提出一种完全自动化的设计范式，可将预设的顶点、边以及横截面规格直接转换为可制造的核苷酸级模型。为展示其稳健性，在统一的实验方案下实现了三种结构上彼此不同的纳米结构。此外，该范式还使得空心框架构件能够被确定性地组装为微米尺度构筑体，包括传统蜂窝晶格和负泊松比的凹入式蜂窝晶格。更广泛地说，这项工作为刚度可调的DNA折纸纳米结构建立了一种新颖的设计抽象，并可将其快速转化为具有不同功能响应的构筑型超材料。
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用于自组装超材料的刚度可调 DNA 折纸空心框架的自动化设计
Anthony Joseph Vetturini， Jonathan Cagan， Rebecca E Taylor
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.23.740378
Anthony Joseph Vetturini 卡内基梅隆大学 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Anthony Joseph Vetturini 的 ORCID 记录
Jonathan Cagan 卡内基梅隆大学 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Jonathan Cagan 的 ORCID 记录
Rebecca E Taylor 卡内基梅隆大学 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Rebecca E Taylor 的 ORCID 记录
通讯作者： bex{at}andrew.cmu.edu
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摘要
DNA 折纸通过将纳米尺度构筑单元连接为微米尺度组装体，为以亚纳米精度设计构筑型超材料提供了一条途径。然而，当前自动化设计空间仍局限于固定的 DNA 折纸基元，这限制了对质量效率高的纳米结构刚度进行便捷调控的能力。本文提出一种全自动设计范式，可将预设的顶点、边以及横截面规格直接转换为可制造的核苷酸级模型。为展示其稳健性，我们在统一的实验方案下实现了三种结构上彼此不同的纳米结构。此外，该范式还支持将空心框架构筑单元确定性组装为微米尺度结构体系，其中包括传统蜂窝晶格和具有负泊松比特性的内凹再入式蜂窝晶格。更广泛地说，这项工作建立了一种新的设计抽象，用于刚度可调的 DNA 折纸纳米结构，并可快速将其转化为具有不同功能响应的构筑型超材料。
利益冲突声明
脚注
https://zenodo.org/records/21515952
已声明资助信息
美国空军科学研究办公室 FA9550-23-F-0014 FA9550-22-1-01447 FA9550-23-1-0562
版权
本预印本的。 本文依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议提供。
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发表于 2026 年 7 月 24 日。 下载 PDF 补充材料 数据/代码 电子邮件
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用于自组装超材料的刚度可调 DNA 折纸空心框架的自动化设计
Anthony Joseph Vetturini， Jonathan Cagan， Rebecca E Taylor
bioRxiv 2026.07.23.740378； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.23.740378
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Anthony Joseph Vetturini， Jonathan Cagan， Rebecca E Taylor
bioRxiv 2026.07.23.740378； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.23.740378
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.23.740378v1?rss=1
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