三维离散纳米结构可控组装及其性质研究获重要进展

2011-4-08 11:03 来源: 中国科学院
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  近年来,由于在基础物理学研究和功能纳米器件方面的巨大潜力,离散纳米结构的可控组装引起了人们极大的研究兴趣。例如,由金和银纳米颗粒构成的二元组装体表现出距离依赖的表面等离子体共振耦合效应,从而被发展成为一种分子水平的刻度尺。虽然人们发展了一些策略(包括小分子,短肽,DNA等)来指导纳米颗粒的组装,但多限于一维和二维纳米结构的组装,目前尚缺乏有效的调节纳米颗粒三维组装的技术平台。

  最近,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌课题组与武汉病毒研究所纳米生物学实验室合作,发展了一种病毒纳米颗粒指导的三维离散纳米结构的可控制备策略。他们通过基因工程手段对天然病毒纳米颗粒结构进行改造,实现了病毒纳米颗粒表面特异性功能化,并以此结构为支架,高效构建了病毒纳米颗粒内部包裹一个量子点、表面含有特定数目(1-12)的金纳米颗粒的三维离散纳米结构。这种金纳米粒子-量子点杂化离散结构为定量研究金纳米粒子与量子点之间的能量传递规律提供了理想的模型。实验研究和理论模拟一致发现,病毒纳米颗粒表面的小粒径金纳米粒子之间的表面等离子体共振耦合效应较弱,但这些金颗粒对量子点荧光具有累加淬灭效应。

  这种通过病毒纳米颗粒可调、高产率构建三维离散纳米结构的策略,可以推广到其他的蛋白质纳米结构,并且在生物检测、靶向输运以及能量收集等领域具有广泛应用。该工作目前发表在国际著名杂志Angewandte Chemie International Edition上。

  此项工作得到中科院“百人计划”、国家基金委和科技部的大力支持。

  

  图1. 病毒纳米颗粒指导的三维离散纳米结构可控组装示意图

  

  图2. 病毒纳米颗粒指导形成的量子点-金颗粒离散纳米结构的典型电镜照片