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cangyue5071

金虫 (正式写手)

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[交流] 三、树丛状纳米球的制备和应用

　纳米技术发展的年代里，最频繁出现在科学文献的姓名之一是Frechet,他是一位化家，共同共负责Berkeley实验室材料科学部和在Berkeley的加里福尼亚大学化学系。由于开发成功纳米块，使他成为这一领域的创始人。对一组聚合大分子已潜在地提供了最精制的制造技术和实现了自然界难以寻觅的功能。这一聚合大分子被称为树枝（dendrimers）。

　　“大分子高聚物的性质归因于合成过程中的独特的结构和获得的功能控制，对热爱的分子能作如此多的事是多么惊奇！”Frechet说。在1989年他通过接近新型制造高聚物的介绍，犹豫而毫无经验地进入dendrimers世界。

　　“dendrimers”这个词来自希腊的”dendros”,意思是树和枝，树上的分枝长到一定长度后又分成两个分枝，如此重复进行，直到长得如此稠密以致于长成象球形一样的树丛。在dendrimer中，分枝是内部连结的高分子聚合键，每一个键又会产生新键，全部会向一个焦点聚合或向一个核聚合。

　　在dendrimer上形成大量键端球形突起物，象毛线球上的绒毛。在合成过程中，能设计这些键端去执行特殊的化学功能，例如，键端可带电，其目的是完全发挥dendrimer的高分子电解质的功能。另一个特点，在合成过程中，也能控制dendrimer外部尺寸和内部的结构。这使得有可能创造与外部不同性质的内腔和通道，并打开dendrimer作为载体或作为受邀分子晶核的大门。在这一能力中，dendrimer除了为纳米技术建造纳米块外，还起催化作用。

　　“dendrimer”大分子的未来，很大程度上在于能为感兴趣的应用陈述出最佳结构的灵巧合成设计上。”Frechet说，“我们研究室不仅与设想的定向合成密切相关，而且还与学习更多有关充分利用精确的纳米尺寸、高功能和有规律的结构特点密切相关。”

　　Dendrimer被发现于1985年，那时候，他们产生一种叫做“发散”(divergent)合成工艺的想法，先产生一种中心核分子，再在其外面成长成密集层或产生分子“树枝”状，1989年，Frechet那时任Cornnell大学的教授，他和他的他的在职博士生同事Craig J.hawker介绍Dendrimer合成的“会聚”（convergent）方法。该方法首先产生树枝的外围（分枝的尖梢）再建造内部。内外两端树梢被吸附到单层树分枝上以形成树枝，重复这一过程直到达到要求的尺寸，然后相互连结的树分枝被吸附到核芯分子上。

　　
This light-harvesting dendrimer performs some functions of artificial photosynthesis. White light is gathered through chain-ends that behave like antennae and funneled into a chromophore in the dendrimer's core that then emits a single color of amplified light.

　　虽然“散发”合成有许多优点，但它需要经过10个甚至几百个反应同时进行才能生长成树枝状。它可能产生相似结构的树枝混合物而不是均一的最终产品。然而需采用同一数量步骤来制造树的“会聚”合成法，在成长过程的每一步仅包括两个反应，这就允许中间体纯化并产生既均一又不受其它合成聚合反应干扰的最终产品。

　　“我们的许多合成受到来自自然的启发，”Frechet说，“例如，我们在Dendrimer中寻求摹拟酶封闭活性点的方法，寻求混合催化点制备纳米反应器的方法。这样的Dendrimer也能发挥泵设备的功能，发挥在腔体中浓缩反应物并从腔体中放出产品的功能。”

　　在近期从 Freshets实验室显露出许多激动人心的开发，曾设计出能执行人造光合作用早期功能的获取光的dendrimers。dendrimers整个表面布满习性象天线一样端键，通过这样的端键收集光子。然后被吸附的光子漏斗似的进入由单个发色基团组成的核芯中，这种发色基团既激发作为单色增强光的光子，又把它们转化为电能或化学能。

　　“能量转化是通过空间而不是通过键，”Frechet说，“它的显著的效应几乎是定量化的。这一系统更紧密地摹拟自然获取光系统的习性。它还发挥光放大器的功能。“

　　正在被Frechet、他的研究室成员及其他合作者探索的其它dendrimer开发领域，包括探索几种根据Dendrimer药物或基因输送方法，在信息储备或纳米电子的分子电子中运用Dendrimer。他们还为各种分离、分子识别及小型功能性化合物的应用而研究奇特的Dendrimer和其它的聚合材料。

　　正象Frechet最近在化学工程新期刊上所总结的那样“我们仅仅刚开始去探索Dendrimer的独特性质，在今天广泛研究的少数几个Dendrimer家系还不能从它们独特性质和异常的习性获利中提供很多应用。”

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三个转载的专题都是Berkeley实验室中最新纳米晶体、纳米管、高聚纳米球的研究成果，供大家读读

[ Last edited by popsheng on 2008-11-9 at 20:02 ]

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