美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室納米科學(xué)研究中心研制出一種迄今為止最大的、能夠在水中自組裝的二維聚合物晶體——“分子紙”。這個(gè)全新的片狀物質(zhì)由擬肽(peptoid)和經(jīng)過(guò)改造的聚合物組成,能夠像蛋白質(zhì)一樣彎曲和折疊,同時(shí)不失其柔韌性。新物質(zhì)具有的持久耐用性使其可廣泛應(yīng)用于制造薄膜或者功能性設(shè)備中。
二維的、紙片狀納米物質(zhì)廣泛應(yīng)用于諸如細(xì)胞膜等生物系統(tǒng)中,目前廣受追捧的石墨烯就是其中的佼佼者。石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種,還非常牢固堅(jiān)硬;作為單質(zhì),它在室溫下傳遞電子的速度比目前已知導(dǎo)體都快。
研發(fā)人員新研制的每張“紙片”的厚度僅為兩個(gè)分子,然而,其面積為幾百立方微米,類(lèi)似于“分子紙”,人們用肉眼就可以看到,更重要的是,與其他典型的聚合體不同的是,擬肽納米片的每個(gè)組件都使用指令來(lái)編碼,這表明,其屬性能夠被精確地定制,科學(xué)家可以“量體裁衣”,讓其在不同領(lǐng)域大展拳腳。例如,這些納米片能夠被用來(lái)控制分子的流動(dòng);或者用作生物或者化學(xué)探測(cè)的平臺(tái)。
勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室生物納米結(jié)構(gòu)設(shè)施部主任羅恩·祖克曼說(shuō):“我們的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了天然的生物聚合物和其對(duì)應(yīng)的合成物之間的鴻溝,這是納米科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)基本問(wèn)題,F(xiàn)在,我們能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)的基本的序列信息應(yīng)用到非天然的聚合物上,生產(chǎn)出柔韌的合成納米物質(zhì)!
擬肽由祖克曼負(fù)責(zé)合成,其專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)為“甘胺酸胺基取代的陽(yáng)離子寡聚合物”,這種聚合物可以將DNA壓縮至50納米至100納米大小。祖克曼表示,新研發(fā)的擬肽聚合物的組件都非常便宜,很容易獲得且可大規(guī)模生產(chǎn),與其他合成技術(shù)相比具有極大優(yōu)勢(shì)。
祖克曼的同事克里斯汀·凱斯羅斯基說(shuō):“這個(gè)自然激發(fā)的、功能性的聚合物能夠被組裝成大的二維膜,這種設(shè)計(jì)方法翻開(kāi)了材料合成領(lǐng)域的新篇章,對(duì)伯克利實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)研究具有直接影響。這個(gè)成就帶來(lái)的科學(xué)上的可能性挑戰(zhàn)了我們的想象,并且,也將助推電子顯微鏡朝著直接給軟材料拍照前進(jìn)!
研究人員表示,新物質(zhì)是分子仿生(分子仿生是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類(lèi)似物的分析和合成等)技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)具有重大意義的例子,其應(yīng)用層面很廣,毫無(wú)疑問(wèn),它將會(huì)設(shè)備制造、納米合成和成像方面衍生出許多應(yīng)用。
該研究發(fā)表在最新一期《自然·材料》雜志上。
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