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，美國紐約大學布法羅分校化學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分子管道組成。這種名為“瓶刷分子”的有機分子內部用特殊方法做成中空，并使其內壁帶上負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刷，沿主干周圍伸出許多毛發似的分子。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電的羧酸基，就成了陷阱式的籠子結構——內壁帶有負電的納米管。

他們還設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成，頂層由含帶正電荷染料的水基溶液構成。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，就會關閉籠子內部的負電荷，釋放出其中的粒子。

研究人員指出，這些籠子能使單調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。

該研究領導人、紐約大學布法羅分校化學副教授加維德·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，我們的分子籠能按事先確定的規格尺寸把這些粒子分離開，能為那些先進材料生產統一的原材料，就像為建筑商生產同樣大小的瓷磚或磚塊。科學家也需要同樣規格的納米粒子，但在納米尺度上要生產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)