Skoltech研究人员与德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、中国南京大学以及日本国家材料科学研究所的团队合作，开发出一种在二维半导体表面高度可控沉积有机分子的方法。该概念验证技术利用自组装的DNA折纸纳米结构，将有机染料分子按预定义图案定位并覆盖在二维半导体上。相关论文已发表在《Small Methods》。

研究团队指出，受石墨烯研究推动，二硫化钼等原子级薄的二维半导体材料被认为有望用于实现比传统硅基器件更小、更高效的电子与光学器件。但在极小尺度上构建功能结构面临纳米图案化难题：要在二维材料中形成清晰可控的功能路径，需要达到现有制造技术极限的精度。

Skoltech物理系助理教授、论文合著者Irina Martynenko表示，在二维半导体片上构建用于引导激子沿特定路径传导的“能量地形”，通常有两种思路：一是通过引入缺陷改变材料原本均匀的结构，但目前难以实现纳米级精度；二是在单层材料上沉积有机分子，不过此前沉积过程难以控制，随机图案也会限制器件效率。

在本次工作中，团队展示了将DNA折纸用于二硫化钼单层的分子图案化沉积。研究人员设计了尺寸约100纳米的DNA纳米结构，并在预设位置携带染料分子；随后将该结构置于芯片上并覆盖二维半导体。

Skoltech物理系副教授、论文作者Anvar Baimuratov称，实验结果表明DNA折纸-染料结构能够按设计正确组装，同时染料分子与二硫化钼单层之间确实出现福斯特共振能量转移（FRET）现象，从而使两种材料之间的能量交换成为可能，并可通过沉积图案在纳米尺度上调控半导体性质。

研究团队进一步表示，这一效应可在光致发光图像中观察到：三角形二硫化钼薄片在非染料分子吸收波长处发光较为均匀，而在染料分子吸收光的区域则表现出更强的发光。

在确认DNA折纸可用于在纳米尺度上对二维半导体进行精确且可靠的能量地形图案化后，研究人员计划继续探索利用该方法制备特定的纳米电子与纳米光子器件。团队认为，这类纳米结构混合材料未来有望用于光学计算、量子模拟与光探测等方向的紧凑型高性能器件设计。