前沿动态：一维介孔材料的表面限域缠绕组装

来源：今日新材料

一维生物大分子的缠绕在生物大分子的构建中占有重要地位，比如DNA双螺旋和蛋白质的三维结构。同样，一维纳米材料的可控弯曲、折叠也是构建复杂结构乃至于器件的重要前提。尽管此前已经有一些关于一维纳米材料螺旋、折叠的报道，但这些工作中，控制一维纳米材料进行弯曲折叠的驱动力都是较为宏观的作用力，如应力等，很难精确地控制一维纳米材料的折叠与弯曲。近日，赵东元院士和李晓民研究员团队开发出一种“表面限域缠绕组装”策略用于精确控制一维介孔氧化硅（mSiO2）棒的弯曲和折叠。直径为50nm、长度可变的mSiO2纳米棒可以弯曲成半径和弧度可变的弧形，也可以折叠成60、90、120和180°凸角结构。此外，与传统的核/壳结构中“核”纳米颗粒完全被“壳”所覆盖相比，这种缠绕结构使得被缠绕的功能性纳米颗粒的表面保持了裸露状态，在光声成像和光热治疗等方面展现了更加优异的性能。研究团队进一步调节了mSiO2纳米棒和无机功能性纳米颗粒之间的作用力，使介孔孔道的走向由原来的垂直于基底变成了平行于基底，介孔硅棒完全紧贴无机纳米颗粒的表面进行缠绕生长，进而纳米棒的弯曲/折叠结构可以完美继承纳米颗粒的表面拓扑结构。在预先制备的不同形貌三维纳米粒子(球形、立方体、六边形圆盘、纺锤形、棒状等)的表面进行缠绕，直径为50nm、长度可变的mSiO2纳米棒可以弯曲成半径和弧度可变的弧形，也可以折叠成60、90、120和180°的凸角。同时棒的长度与折叠次数也可以精确控制，使得该一维纳米棒在立方体表面实现可控的一次、两次、三次折叠。与传统的核/壳结构中“核”纳米颗粒完全被“壳”所覆盖相比，这种缠绕结构能够在保持尺寸基本一致的情况，被缠绕的功能性纳米颗粒的表面同时保持裸露，具有较大的可及表面积，可以与周围环境进行有效的物质和能量交换。实验结果表明，在成功赋予CuS纳米颗粒介孔硅的药物负载能力的基础上，由于缠绕结构使得CuS得以保持裸露，光热转换效率的大大提高(提高了∼30%)，光声成像、光热治疗等方面比传统的核壳结构有了显著提升。文献链接：https://doi.org/10.1021/jacs.0c08277原文链接：https://www.toutiao.com/i6893402978099659267/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&wxshare_count=1×tamp=1605002338&app=news_article&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_ios&use_new_style=1&req_id=202011101758580101290400181405EC89&group_id=6893402978099659267