康奈尔大学 学分:《美国化学学会杂志》 生物系统有各种形状、大小和结构
其中一些结构，如在脱氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白质中发现的结构，是通过复杂的分子相互作用形成的，不容易被无机材料复制
材料科学与工程副教授理查德·罗宾逊领导的一个研究小组发现了一种结合和堆叠纳米级铜分子簇的方法，这些铜分子簇可以在不同的长度尺度上自组装和模拟这些复杂的生物系统结构
这些团簇为开发新的催化性能提供了一个平台，这些性能超出了传统材料所能提供的范围
纳米团簇的核心连接到两个铜帽上，铜帽上装有特殊的结合分子，称为配体，它们像螺旋桨叶片一样成角度
该团队的论文“硫桥金属手性簇集合中的三级递阶复杂性”，发表在7月27日的《美国化学学会杂志》上
“能够制造无机团簇并精确定位原子位置是一个相对较新的领域，因为无机团簇不像有机分子那样容易组装成有序的晶体
该论文的资深作者罗宾逊说:“当我们把这些东西组装起来的时候，我们发现了一个完全出乎意料的奇怪的等级组织。”
“这项工作可以从根本上理解蛋白质等生物系统是如何自我组装形成二级结构组织的，也为我们提供了一个开始创造能够模仿自然生命系统的东西的机会
" 纳米团簇有三个层次的组织，具有互锁的手性设计
两个铜帽装有特殊的结合分子，称为配体，它们像螺旋桨叶片一样倾斜，一组顺时针倾斜，另一组逆时针倾斜(或左旋和右旋)，都连接到一个核心
铜团簇被硫桥接，并且具有混合氧化态，这使得它们在化学反应中更加活跃
集群灵活、适应性强的特性使其成为代谢和酶促过程的潜在候选对象，并通过催化作用加速化学反应
例如，它们可以将二氧化碳还原成醇和碳氢化合物
“我们希望开发具有模拟天然酶功能的催化材料，”合著者、材料科学与工程副教授金·孙蒂维奇说
“因为我们的团簇只有13个铜原子，所以可调谐性比一个有数百或数千个原子的纳米粒子更容易控制
有了这种更高层次的控制，我们可以考虑以系统的方式构建集群
这有助于揭示每个原子如何参与反应，以及如何合理地设计更好的反应
我们认为它是通向酶的桥梁，在酶中，原子以精确的方式组装，从而实现高选择性催化
" 激进的合作 虽然其他无机团簇在暴露于氧气时倾向于交换电子并改变其性质，但配体在越来越长的生命周期内稳定了纳米团簇，使其可靠地在空气中稳定
因为配体是电子的强导体，这些团簇可能在有机电子学、量子计算和光-光开关中有用
罗宾逊的团队现在正在研究用其他金属复制同样的三层结构
“材料科学家和化学科学家一直试图在实验室中模仿这些复杂的层次结构，我们认为我们终于有了别人没有看到的东西，我们可以在此基础上进行未来的研究，”罗宾逊说
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