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Science突破性技術(shù)：靈活能自組裝的納米管
發(fā)布時間： 2012-10-15 點擊次數(shù)： 2160次靈活能自組裝的納米管時代到來，來自韓國首爾國立大學的研究人員利用一側(cè)是疏水性，另一側(cè)是親水性的卷曲大分子構(gòu)建了能在水溶液中自疊加，構(gòu)建納米管的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這些納米管能感知溫度的變化擴張和收縮，這項突破性技術(shù)促進了動態(tài)納米結(jié)構(gòu)研究向前邁進了一大步，也將可能用于癌癥治療等藥物傳輸中。相關(guān)成果公布在Science雜志上。 雖然分子結(jié)合在一起很容易，但它們之間沒有共價鍵連接，因此“這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)在子間可以滑動，具有靈活的直徑，”文章*作者，Myongsoo Lee解釋道，Lee和他的研究組通過調(diào)節(jié)溫度促進這種運動，從而令納米內(nèi)部通道能在3至4納米尺寸間波動，這種納米管隨著溫度的下降而擴大，隨著環(huán)境變熱而收縮，創(chuàng)建一個隨溫度變化，“類似脈動的血管”一樣的應答，Lee解釋說。“要想將分子組裝成納米管，并不是一件容易的事，”猶他州立大學納米技術(shù)教授臧玲（Ling Zang，音譯）說，并未參與這一研究。但Lee和他的研究組能利用大分子中芳香環(huán)構(gòu)建所需的結(jié)構(gòu)。“這一研究組想出的這個聰明的分子設計，能高度調(diào)控動態(tài)組裝過程，”臧說。這種靈活的納米管能作為其它納米結(jié)構(gòu)的模板，Lee說。許多納米技術(shù)應用都利用了納米粒子電或磁的特性，比如太陽能電池，但是要設計良好，還需要模板，Lee解釋說。靈活的模板也可以讓研究人員改變納米結(jié)構(gòu)的性能。例如，收縮納米管中納米粒子緊密堆積，形成導電性高的材料，而擴大的納米管則使得顆粒分散，減少它們的電導率。到目前為止Lee的研究小組還只研究了富勒烯如何與納米管相互作用，不過研究人員已經(jīng)開始研究了一系列不同的納米粒子，甚至是蛋白，分析它們?nèi)绾卧诰o密好松弛狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
納米管中空結(jié)構(gòu)還具有其它的優(yōu)勢。醫(yī)學研究人員希望利用包裹有藥物的納米管，幫助靶向機體的特殊部位進行治療，從而避免對其它部位的副作用。為了檢測這些納米管如何與內(nèi)部粒子相互作用的，Lee等人在此系統(tǒng)上加上了一個光敏感fullerene（富勒烯）分子，后者應用范圍廣，已被用于抗腫瘤治療（對光損傷敏感的癌細胞），以及太陽能電池中。這些富勒烯是在納米管自組裝過程中加入的，因為這些分子是疏水性的。Lee和他的同事發(fā)現(xiàn)富勒烯在收縮納米管上，比擴張納米管上包裝的更為密集，收縮納米管還會導致富勒烯脫離。Lee解釋說，之前的納米管是通過共價鍵或氫鍵組裝的，這令納米管靈活降低。“為了克服這種局限性，”Lee說，“我們采用了6個彎曲形分子作為循環(huán)搭建塊，構(gòu)建了六聚體”，由于相鄰分子間能滑動，因此增加了靈活性。
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