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木虫 (正式写手)

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[交流] 德科学家利用细菌制造金属纳米团簇！

德国的Forschungszentrum Rossendorf（FZR）研究中心的科学家们，利用一种特殊细菌的生存机制在钯表面形成了固体的纳米团簇。这些只有几纳米大小的团簇表现出了如增大催化活性等特殊性质。因此，他们认为这些基于细菌的纳米簇是理想的制造纳米催化剂的材料。这项研究的成果发表在最新一期的《Biophysical Journal》上。

　　专家们认为纳米技术是21世界的关键技术。这些纳米级的颗粒已经被应用在光学、电子学和汽车工业等领域中。大自然在纳米尺度上有其特有的规律。发展新型纳米材料有助于我们更加了解这些规律。

　　德国德累斯顿FZR中心的一组生物学家们，使用一种细菌的表面蛋白层（S-layer）来在金属钯的表面制造纳米微粒。通过这种表面蛋白层，这种叫做“Bacillus sphaericus JG-A12”的细菌能够在废弃的钯矿堆这样的极端条件下存活。生物学家们在1997年发现了这种细菌，之后这种细菌便可以在FZR的实验室中培养。表面蛋白层是一种有相同大小纳米尺度气孔的规则结构。科学家们在这种类似网状的结构中使用含钯离子的金属盐来研究金属和蛋白的反应和它们对次级结构的影响。

　　科学家们使用氢气把在表面蛋白层气孔内的金属盐转化为金属钯，这样就得到了金属钯的纳米团簇。这些每个含有50到80个钯原子的团簇规则地排布在表层。这种金属和蛋白质组成的混合结构有新的物理和化学性质。因为金属和蛋白互相稳固，所以这种层状结构在高温和酸性环境中仍然十分稳定。由于这些纳米团簇的微小体积，它们表面有许多可以绑定其他物质的原子。现在，金属钯经常在化学工业和汽车工业中作为催化剂使用。这种由钯制成的纳米催化剂即使在很低温度下也可以增强其化学反应。个别其他的实验室也已经开始制造和测试这种新技术。

　　但是，FZR中心的科学家们把这项研究更加推进了一步。他们的新颖的纳米催化剂不使用金等重金属而且不是简单地模拟金属纳米团簇结构。这将产生更有效的纳米催化剂和全新的应用领域。他们第一次把金属和“Bacillus sphaericus JG-A12”细菌的表面蛋白层间的反应精确地刻画出来。因此，科学家们制造新型光学材料、磁学材料、催化剂等物理工具的先决条件，变成了通过遗传学工程控制这种细菌蛋白的生长。（转自：教育部科技发展中心）

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