太平洋西北国家实验室
覆盖在金纳米星研究图像上的概念图像
鸣谢:蒂莫西·霍兰德|太平洋西北国家实验室 来自美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)和华盛顿大学(UW)的研究人员成功设计了一种受生物启发的分子，可以引导金原子形成完美的纳米恒星
这项工作是理解和控制金属纳米粒子形状以及创造具有可调特性的先进材料的重要一步
“金属纳米材料具有有趣的光学特性，称为等离子体特性，”春-陈龙说，她是PNNL大学的高级研究科学家，UW大学化学工程和化学副教授，也是UW-PNNL大学的研究员
特别是，已知星形金属纳米材料表现出独特的增强作用，可用于感测和检测致病性细菌ia，以及其他国家安全和健康应用
为了创造这些引人注目的纳米粒子，该团队仔细调整了类肽的序列，这是一种可编程的类似蛋白质的合成聚合物
“类肽在实现分子水平的控制方面具有独特的优势，”陈说
在这种情况下，类肽引导小金颗粒附着和松弛，形成更大的五重孪晶，同时也稳定晶体结构的小平面
他们的方法受到自然界的启发，蛋白质可以控制具有高级功能的材料的产生
吉姆·德·约里奥和金彪使用先进的原位透射电子显微镜(TEM)在纳米尺度上“观察”恒星在溶液中的形成
该技术既提供了对类肽如何引导该过程的深入机械理解，又揭示了颗粒附着和小平面稳定在控制形状中的作用
De Yoreo是的巴特尔研究员和材料科学与工程的副教授，Jin是的博士后研究员
在组装了他们的纳米尺度星座之后，研究人员然后利用分子动力学模拟来捕捉无法从实验中收集到的细节水平，并解释为什么特定的类肽控制着完美恒星的形成
吉姆·普法恩特纳教授小组的化学工程博士后研究员齐欣在UW大学领导了这项工作
齐使用的Hyak超级计算机集群来模拟几种不同的类肽和颗粒表面之间的界面现象
金星大会艺术效果图
信用:金彪 模拟在学习如何设计以独特方式吸收和散射光的等离子体纳米材料方面发挥了关键作用
“你需要有一个分子水平的理解来形成这种具有有趣的等离子体性质的漂亮的星形粒子，”陈说
模拟可以建立关于为什么某些类肽创造某些形状的理论理解
研究人员正在努力实现模拟指导实验设计的未来，在这个周期中，该团队希望能够预测合成具有所需等离子体增强的纳米材料
在这方面，他们希望首先使用计算工具来鉴定具有所需小平面选择性的类肽侧链和序列
然后，他们将采用最先进的原位成像技术，如液体细胞TEM，来监测直接的小平面表达、稳定和颗粒附着
换句话说，陈说，“如果有人能告诉我们等离子体纳米材料的结构具有有趣的光学特性，我们能使用基于类肽的方法来预测吗？” 尽管他们还没有达到那种程度，但这项成功的实验计算工作无疑让他们更接近了
此外，团队能够一致地合成漂亮的星形是重要的一步；更均匀的粒子转化为更可预测的光学特性
这项工作最近发表在《化学天使》杂志上
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