Выводы лаборатории профессора химии Ронгчао Цзиня предоставляют исследователям важное представление о том, как формируются наночастицы, и помогут направить создание наночастиц, в том числе тех, которые могут быть использованы при производстве компьютерных микросхем, создании новых материалов и разработках. новых лекарств и устройств доставки лекарств.«Большинство людей думают, что наночастицы — это простые вещи, потому что они такие маленькие. Но когда мы посмотрим на наночастицы на атомном уровне, мы обнаружили, что они полны чудес», — сказал Джин.
Размер наночастиц обычно составляет от 1 до 100 нанометров. Труднее создать частицы на большем конце наномасштаба. Джин был в авангарде создания точных наночастиц золота в течение десяти лет, сначала создав структуру сверхмалого нанокластера Au25, а затем работая над более крупными и крупными. В 2015 году его лаборатория использовала рентгеновскую кристаллографию, чтобы установить структуру наночастицы Au133, и обнаружила, что она содержит сложные, самоорганизованные узоры, отражающие узоры, встречающиеся в природе.
В текущем исследовании они стремились выяснить механизмы, которые вызвали формирование этих паттернов. Исследователи во главе с аспирантом Чэньцзе Цзэном установили структуру Au246, одной из самых крупных и сложных наночастиц, созданных учеными на сегодняшний день, и самой крупной наночастицы золота, структура которой была определена с помощью рентгеновской кристаллографии.
Au246 оказался идеальным кандидатом для расшифровки сложных правил самосборки, поскольку он содержит идеальное количество атомов и поверхностных лигандов и имеет примерно такой же размер и вес, как молекула белка.Анализ структуры Au246 показал, что частицы имеют гораздо больше общего с биомолекулами, чем размер. Они обнаружили, что лиганды в наночастицах самоорганизуются во вращательные и параллельные паттерны, которые поразительно похожи на паттерны, обнаруженные во вторичной структуре белков.
Это может указывать на то, что наночастицы такого размера могут легко взаимодействовать с биологическими системами, открывая новые возможности для открытия лекарств.Исследователи также обнаружили, что частицы Au246 образуются по двум правилам. Во-первых, они максимизируют взаимодействие между атомами — механизм, который теоретизировался, но еще не изучен. Во-вторых, наночастицы соответствуют симметричным поверхностям, механизм, который ранее не рассматривался.
Сопоставление, которое похоже на соединение частей головоломки, показывает, что компоненты частицы могут узнавать друг друга по своим узорам и спонтанно собираться в высокоупорядоченную структуру наночастицы.«Самосборка — важный способ построения в наномире.
Понимание правил самосборки имеет решающее значение для проектирования и создания сложных наночастиц с широким спектром функций», — сказал Цзэн, ведущий автор исследования.В будущих исследованиях Джин надеется раздвинуть пределы кристаллизации наночастиц еще дальше и перейти к более крупным частицам.
Он также планирует изучить электронную и каталитическую силу частиц.
