美合成出捕獲納米離子的分子籠

美合成出捕獲納米離子的分子籠

最近，美國紐約大學(xué)布法羅分校化學(xué)家合成出一種能捕獲納米離子的微小分子籠，可用于提純納米材料。分子籠由微小的有機(jī)分子管道組成。這種名為“瓶刷分子”的有機(jī)分子內(nèi)部用特殊方法做成中空，并使其內(nèi)壁帶上負(fù)電荷以選擇性地吞掉那些帶正電的粒子。分子籠還能做成不同大小，以捕捉不同大小的分子獵物。

瓶刷分子就像一個圓形的發(fā)刷，沿主干周圍伸出許多毛發(fā)似的分子。研究人員把這些“瓶刷”縫在一起，再把分子浸入水中使其變成中空，圍繞核心黏附上一層帶負(fù)電的羧酸基，就成了陷阱式的籠子結(jié)構(gòu)——內(nèi)壁帶有負(fù)電的納米管。

他們還設(shè)計了一系列實驗來測試這種籠子的捕獲能力。其中一種雙層籠被稱為雞尾酒瓶，底層由含納米管的氯仿溶液構(gòu)成，頂層由含帶正電荷染料的水基溶液構(gòu)成。將這種雞尾酒搖5 min，納米管互相碰撞陷落在染料中，從而將染料帶入氯仿溶液中(染料不會溶解在氯仿中)。另一種精心制作的納米管籠能從水溶液中提取直徑僅2.8 nm、帶正電的樹狀聚合物分子，而將4.3 nm的樹狀聚合物分子留在溶液中。要想從納米管中釋放出捕獲的粒子，只需簡單地降低氯仿溶液的pH值，就會關(guān)閉籠子內(nèi)部的負(fù)電荷，釋放出其中的粒子。

研究人員指出，這些籠子能使單調(diào)乏味的工作加快速度，比如把大量子點從小量子點中分離，或按尺寸和電荷分離不同的蛋白質(zhì)。

該研究領(lǐng)導(dǎo)人、紐約大學(xué)布法羅分校化學(xué)副教授加維德·瑞耶夫說:“分子及納米材料的形狀和大小與它們的用途密切相關(guān)，我們的分子籠能按事先確定的規(guī)格尺寸把這些粒子分離開，能為那些先進(jìn)材料生產(chǎn)統(tǒng)一的原材料，就像為建筑商生產(chǎn)同樣大小的瓷磚或磚塊。科學(xué)家也需要同樣規(guī)格的納米粒子，但在納米尺度上要生產(chǎn)出完全一樣的性能良好的材料，還有很長的路要走。”

此外，瑞耶夫小組還在研究瓶刷分子的更多應(yīng)用，如以瓶刷分子為基材的納米薄膜，可用于濾水;多層組裝的瓶刷聚合物，能像蝴蝶翅膀那樣反射可見光。

(來源:科技日報)