一维介孔材料的表面限域缠绕组装学术资讯

来源：X一MOL资讯

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。然而如何可控地对一维材料进行弯曲、折叠等一直是一大难点。图1. 介孔氧化硅纳米棒在CdS纳米球表面的缠绕组装。图2. 通过表面限域缠绕组装对一维介孔硅纳米棒进行可控的弯曲和折叠。复旦大学赵东元院士和李晓民研究员团队开发了一种“表面限域缠绕组装”策略攻克了这一难题。基于这种全新的策略，一维mSiO2（mSiO2 = mesoporous SiO2 介孔氧化硅）纳米棒可以缠绕在预先制备的三维结构纳米粒子（球形、立方体、六边形圆盘、纺锤形、棒状等）的表面，并继承它们的表面拓扑结构。因此，直径为50 nm、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。图3. 通过控制一维介孔硅棒的长度，精确调节其弯曲幅度和折叠次数。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，这种缠绕结构在保持总体尺寸相近的条件下，使得被缠绕的功能性纳米颗粒的表面保持了裸露，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。作为概念验证，研究团队制备了具有缠绕结构的CuS&mSiO2纳米复合材料。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，光热转换效率大大提高（提高了∼30%），化疗-光热联合治疗的疗效也比传统的核壳结构有了显著提升。图4. 裸露表面带来的相比于传统核壳结构更高效的光热转换及光声成像强度。总体而言，该研究工作为一维纳米材料的可控弯曲与折叠，以及形成高性能的复杂纳米复合材料铺平了道路。这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是复旦大学博士生赵天聪，通讯作者是李晓民研究员和赵东元院士。