汹涌讯息记者 虞涵棋
高中化学报告我们，分子是由原子经过共价键毗连而成的。化学家们模仿这一点，用无机纳米粒子代替原子，键构成的“人工制造分子”固然比真实的化学分子尺寸要大上很多，但也展现出丰厚多样的质料特性。
要像搭积木一样搭分子，传统的办法是给纳米粒子贴上相似于榫和卯的互补布局，难度高，听从低，因此很难量产。
复旦大学高分子封建系、聚合物分子工程国度重点实行室传授聂志鸿团队克日提出了一种新的“人工制造分子”制备办法，给纳米粒子涂上一层聚合物，使用化学反响控制它们“变”出互补布局，仿佛一团毛线般依照特定的外形胶葛在一同。
干系论文公布在9月11日的天下顶级学术期刊《封建》（Science）上，题为《化学计量反响控制下的自限性纳米粒子定向键合》（Self-limiting Directional Nanoparticle Bonding Governed by Reaction Stoichiometry）。
分子绝非原子在数目上的简便加法，考究布局和朝向。原子因其核外电子的排布情况，天然具有特定的互补布局。而人工制造无机纳米粒子沿空间各个朝向的实质同等，因此容易随意毗连会萃。
传统制备办法是在纳米粒子上定点修饰一段DNA分子作为功效基团，使用DNA分子之间的互补互相作用，调控不同纳米粒子团结，正如给纳米级别（1纳米为10的负9次方）圆球上贴上榫卯布局。固然这种办法可以完成从二聚体到三维晶格的受控超布局，但利用困难，听从低下。
聂志鸿团队创造了一种更为笨重的团结办法，在打破“人工制造分子”的量产瓶颈方面走出了富有渴望的一步。
简便来说，不同于经心雕琢过的DNA分子，该研讨团队选择给它们穿上一层“毛衣”，即具有互补布局的聚合物，难度要小很多。固然，此时的纳米粒子仍然是个匀称的圆球。
接着，使用特定的化学计量反响，原本匀称涂满纳米粒子外表的聚合了解大变身，聚合物的链构象与电荷排布产生厘革，整个“圆球”不再是各向同性，取得了沿特定朝向团结的趋向。
此中，聚合物配体的长度控制着团结，而静电斥力控制着结粒子的排布，在双重作用下，研讨职员就能将“人工制造分子”调治成想要的外形。在扫描电子显微镜下，这些“人工制造分子”仿佛被裹在一团以一定纪律胶葛的“毛线”里。
（A）典范的硼（B）和氟(F)原子布局以及BF3的分子布局。 （B-F）纳米粒子反响构成BF3型 “人工制造分子”的历程图示（B）;不同反响时间下，产物的扫描电子显微镜照片(C); “人工制造分子”产率统计分布随反响时间厘革（D）; 不同反响时间，所得 “人工制造分子”内键角的统计分布（E）；盘算机模仿 “人工制造分子”的成键历程（F）。
据复旦大学微信群众号，聂志鸿团队在高分子复合质料计划与医学使用等干系研讨范畴已取得了一系列后果。比如，经过带电聚合物配体诱导两种无机纳米粒子反复瓜代排布，取得相似尼龙66瓜代共聚物的线型链布局，并分析其链增长历程与对应分子体系的瓜代共聚有相似的动力学和热力学机理。
人工制造分子约莫在传感、催化、超质料和光电器件等范畴孕育出有代价的新质料。下一步，聂志鸿团队将着力于步骤化构建更为繁复多样的“人工制造分子”，深化研讨种种纳米“人工制造分子”质料的物理实质，同时，团队也将眷注新质料的智能化呼应成绩，提升质料的可控性。
责任编纂：李跃群
校正：丁晓
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