聚合物修饰的纳米粒子定向键合形成纳米尺度“人造分子” 复旦大学纳

发布时间:2020-09-11

复旦大学设计纳米“人造分子”浅易制备方法

聚合物修饰的纳米粒子定向键合形成纳米尺度“人造分子”。(A)典型的硼(B)和氟(F)原子结构以及BF3的分子结构。(B-F)纳米粒子反映形成BF3型 “人造分子”的历程图示(B);差别反映时间下产物的扫描电子显微镜照片(C); “人造分子”产率统计漫衍随反映时间变化(D); 差别反映时间所得 “人造分子”内键角的统计漫衍(E);盘算机模拟 “人造分子”的成键历程(F)。 复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室教授聂志鸿团队在纳米“人造分子”制备领域取得重大突破。相关研究结果 9月11日 揭晓于《科学》。 人造卫星、人工智能、人造太阳……对自然存在物的人工模拟与逾越为人类的生活提供了极大的便利。分子是到场生命与物质世界演化的最基本单元由原子根据特定方式联合而成。那么能否模拟从原子到分子的键合历程缔造出由无机纳米粒子定向键合而成的“人造分子”并使用其出现出的种种奇特物理性质为传感、催化、超质料和光电器件等领域开发更辽阔的应用前景?然而传统的制备方式难以支持大规模生产纳米“人造分子”仍无法走近人们的日常生活。 与原子自带特定成键轨道截然差别的是球形纳米粒子沿空间各个偏向的性质等同因而趋于以任意偏向毗连聚集形成聚团体。正因如此恒久以来纳米粒子精准组装调控难题、产率低下。 聂志鸿团队为制备纳米“人造分子”找到了一则浅易方法——通过设计聚合物配体间的简朴化学反映实现对纳米“人造分子”组装构筑和物理性能的调控。这一制备方法与传统方法的最大区别在于观点的创新。 据聂志鸿先容传统制备方法的原理是在纳米粒子上定点修饰一段DNA分子使用DNA分子之间的互补相互作用实现对差别纳米粒子联合的调控。“这就好比在一个圆球上刻下卡槽或者粘上木条差别的‘积木’就能拼合在一起了。”然而在直径为纳米量级的“圆球”上“做微雕”其难度可见一斑。因此以传统方式一次制取的纳米“人造分子”数量极小。 为此聂志鸿团队开创性地提出聚合物诱导纳米粒子定向键合形成纳米尺度 “人造分子”的原创观点。研究人员在纳米粒子上刷了一层经心挑选的聚合物“涂层”让特定的聚合物配体轻松充满这个纳米粒子外貌。光是这一步的难度就比定点修饰DNA降低不少。固然此时的纳米粒子依然是一个各处性质均相同的“圆球”。接着就是最“惊艳”的一步。当两个刷有差别聚合物“涂层”的纳米粒子相互靠近差别的聚合物配体之间就会根据研究者的预期发生反映聚合物的链构象与电荷排布随之发生变化整个“圆球”不再是各向同性由此获得了沿特定偏向联合的趋势。简而言之通过选用会发生特定反映形成特定空间结构的聚合物配体纳米粒子就会根据研究者的设计定向联合获得具备特殊物理性质的纳米“人造分子”。 该研究乐成突破了现有纳米粒子精准组装调控难题、产率低下的技术瓶颈为“人造分子”的相关基础及应用研究夯实基础。聂志鸿表现未来研究人员将有望通过该方法构建结构和功效更为富厚的“人造分子”世界从而为制备新型复合质料提供新思路;并深入研究种种纳米“人造分子”质料的物理性质力争填补这一新兴研究领域的空缺。同时团队也将关注新质料的智能化响应问题提升质料的可控性。“我们希望研究结果能为海内的新质料生长添砖加瓦。”聂志鸿说。 据悉复旦大学为第一单元聂志鸿团队的科研助理易成林博士为第一作者。互助者为加拿大多伦多大学教授Eugenia Kumacheva和吉林大学超分子结构与质料国家重点实验室教授吕中元。该事情获得了国家自然科学基金委项目的鼎力大举资助。 相关论文信息: https://doi.org/10.1126/science.aba8653 版权声明:凡本网注明“泉源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品网站转载请在正文上方注明泉源和作者且不得对内容作实质性改动;微信民众号、头条号等新媒体平台转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。