科学家设计纳米“人造分子”简易制备方法

仙仙

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成功设计纳米“人造分子”简易制备方法，相关研究成果近日发表于《科学》。


分子是参与生命与物质世界演化的最基本单元，由原子按照特定方式结合而成。那么，能否模仿从原子到分子的键合过程，创造出由无机纳米粒子定向键合而成的“人造分子”，并利用其呈现出的各种独特物理性质，为传感、催化、超材料和光电器件等领域开辟更广阔的应用前景？


聂志鸿团队为制备纳米“人造分子”找到了一则简易方法——通过设计聚合物配体间的简单化学反应，实现对纳米“人造分子”组装构筑和物理性能的调控。


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，利用DNA分子之间的互补相互作用，实现对不同纳米粒子结合的调控。“这好比在一个圆球上刻下卡槽或者粘上木条，不同的‘积木’就能拼合在一起了。”聂志鸿说。然而，在直径为纳米量级的“圆球”上“微雕”难度极大。


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”的原创概念。研究人员在纳米粒子上刷一层聚合物“涂层”，让特定的聚合物配体布满其表面。相比定点修饰DNA，这一步骤的难度降低不少。此时，纳米粒子依然是一个各处性质均相同的“圆球”。接下来，当两个刷有不同聚合物“涂层”的纳米粒子相互靠近，不同的聚合物配体之间就会按照研究者的设计发生反应，聚合物的链构象与电荷排布随之产生变化，整个“圆球”不再是各向同性，而是获得了沿特定方向结合的趋势。（中国科学报记者黄辛）