Moulding the flow of phononic waves in three-dimensional (3D) space plays a critical role in controlling the sound and thermal properties of matter. To this end, 3D phononic crystals (PnCs) have been considered the gold standard because their complete phononic bandgap (PnBG) enables omnidirectional inhibition of phononic wave propagation. Nevertheless, achieving a complete PnBG in the high-frequency regime is still challenging, as attaining the correspondingly demanded mesoscale 3D crystals consisting of continuous frame networks with conventional fabrications is difficult. Here, we report that a DNA origami-designed-3D crystal can serve as a hypersonic 3D PnC exhibiting the widest complete PnBG. DNA origami crystallization can unprecedentedly provide 3D crystals such that continuous frame 3D crystals at the mesoscale are realizable. Furthermore, their lattice symmetry can be molecularly programmed to be at the highest level in a hierarchy of symmetry groups and numbers, which can facilitate the widening of the PnBG. More importantly, conformal silicification can render DNA origami-3D crystals rigid. Overall, we predict that the widest hypersonic PnBG can be achieved with DNA origami-designed 3D crystals with optimal lattice geometry and silica fraction; our work can provide a blueprint for the design and fabrication of mesoscale 3D PnCs with a champion PnBG.

中文翻译：

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DNA 折纸设计的 3D 声子晶体

在三维 (3D) 空间中塑造声子波的流动在控制物质的声音和热特性方面起着至关重要的作用。为此，3D 声子晶体 (PnC) 被认为是黄金标准，因为它们的完整声子带隙 (PnBG) 能够全方位抑制声子波传播。然而，在高频范围内实现完整的 PnBG 仍然具有挑战性，因为通过传统制造很难获得相应要求的由连续框架网络组成的中尺度 3D 晶体。在这里，我们报告了 DNA 折纸设计的 3D 晶体可以作为高超音速 3D PnC，展示最宽的完整 PnBG。DNA 折纸结晶可以前所未有地提供 3D 晶体，从而可以实现中尺度的连续框架 3D 晶体。此外，它们的晶格对称性可以在分子上进行编程，使其处于对称群和对称数层次结构中的最高水平，这可以促进 PnBG 的扩展。更重要的是，共形硅化可以使 DNA 折纸 3D 晶体变得坚硬。总的来说，我们预测最宽的超音速 PnBG 可以通过 DNA 折纸设计的具有最佳晶格几何形状和二氧化硅分数的 3D 晶体来实现；我们的工作可以为设计和制造具有冠军 PnBG 的中尺度 3D PnC 提供蓝图。我们预测最宽的超音速 PnBG 可以通过 DNA 折纸设计的具有最佳晶格几何形状和二氧化硅分数的 3D 晶体实现；我们的工作可以为设计和制造具有冠军 PnBG 的中尺度 3D PnC 提供蓝图。我们预测最宽的超音速 PnBG 可以通过 DNA 折纸设计的具有最佳晶格几何形状和二氧化硅分数的 3D 晶体实现；我们的工作可以为设计和制造具有冠军 PnBG 的中尺度 3D PnC 提供蓝图。