美研发出可食用的纳米化合物

2010-9-09 10:44 来源: 科技日报
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  美国西北大学的一个研究小组研发出了一种新型的金属有机骨架(MOFs)纳米材料,它由玉米淀粉和钾盐的化合物结晶而成,不仅能吸收和存储气体,用于食品工业和医疗技术领域;最神奇的是,该材料对人体和环境完全无害,可以像糖、盐等一样被人食用。研究论文将发表在11月出版的《应用化学》(Applied Chemistry)杂志上。

  研究由西北大学温伯格学院文理学院信托委员会化学教授弗雷泽·斯托达特领导,新型可食用的MOFs原材料包括伽马-环糊精、氯化钾或苯甲酸钾、美国常青酒等。

  金属有机骨架(MOFs)技术“诞生”于1999年左右,MOFs是一种有序的、格子框架晶体,由有机分子与节点连接而成,节点通常是铜、锌、镍或钴等金属。在它们的大孔隙里,MOFs能有效地存储如氢气或二氧化碳等气体,这在工程科学上具有独特的用处。

  斯托达特表示,在MOFs中,均匀对称非常重要。天然材料通常都不具备均匀对称性,所以很难结晶成高度有序而多空的框架材料。但伽马-环糊精解决了这一难题:它由8个不对称的葡萄糖残基排列成一个环状结构,这本身形成了一种对称。把伽马-环糊精和钾盐溶化在水中,水分和酒精的蒸发会使混合液结晶。

  得到的结晶呈立方体状,由6个伽马-环糊精分子在三维空间连接钾离子构成,形成一个多孔骨架,通透性良好,非常适合作为气体或小分子的吸收材料。孔隙部分占了整个固体的54%。研究小组认为,这种前所未有的形状将对称和非对称两种形态嫁接在一起,这种结合方式在其他材料领域也有推广价值。

  研究人员表示,目前,大部分MOFs使用石油化工材料制作而成,既昂贵又耗时,而新研发材料的主要成分是纯天然的玉米淀粉分子,制造简单,而且环保可再生。该材料吃起来有点苦味,但它完全无毒,可为氢动力汽车提供非常环保的储氢材料。

  斯托达特指出,用普通材料生成新奇的结晶体,不仅对能源存储和环境保护意义深远,对食品质量安全和卫生保健也大有裨益。纯天然MOFs将赋予厨房化学全新的含义,为人们带来更健康的生活。