过去，科学家已经用胶体成功地建造出一些基本结构，但使用胶体设计和组装复杂三维结构的能力则难以进一步提高，这种三维结构对于设计高级光学材料是非常重要的。部分原因是胶质之间缺乏直接的关联，因为这种关联不仅对于控制粒子的相互组合很有必要，而且对于保持组合后的结构完整也很重要。

“我们选择的方法目的是使用原子的自然属性，再把它们应用到胶体世界中。”项目主要参与者、纽约大学化学教授马库斯·维克介绍说。

为使用原子属性开发胶体，研究人员设计出一种类似电脑程序中使用的化学“补丁”，此“补丁”能产生方向绑定物，该绑定物利用粒子之间的少许联系组合成三维网络，这也是许多先进材料设计中的一个重要因素。若没有方向绑定物，形成的结构将不会稳定。

研究人员通过使用DNA单链，在“补丁”上确立了绑定能力，纽约大学的科学家过去曾用这种DNA单链组织过小粒子。这些DNA链充当“黏性末端”，而粒子“补丁”则附着其上。

“这意味着我们不仅能够让某些粒子附着在补丁上，而且能够对它们进行编制，所以只有某些特殊种类的粒子可以附着在这些补丁上。”纽约大学物理学教授大卫·帕因解释说，“这给我们设计三维结构创造了巨大的灵活性。”

新研制出的这种微粒大小只有人头发丝直径的百分之一，它们可以自发地将自己聚集在一起，像普通原子一样形成分子。

研究人员补充说，“补丁”之间DNA相互作用的特殊性意味着具有不同特性（如大小、颜色、化学功能和导电性等）的胶体，能够产生新的材料产品。它们的潜在用途包括使用三维电线网络或光学晶体，增强许多消费产品的光显示功能，以及改善计算机芯片的速度等。

该研究成果发表于最新一期的《自然》杂志上。