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[交流] 《科学》：金纳米颗粒微观结构首次得到揭示

《科学》：金纳米颗粒微观结构首次得到揭示
“这是一项应该被写入教科书的重要发现”

作者：任霄鹏来源：科学网 www.sciencenet.cn 发布时间：2007-10-19 13:41:51 小号字中号字大号字

图片说明：科学家首次揭示了金纳米颗粒的结构。
（图片来源：Science）

纳米颗粒的广泛应用并不意味着科学家对它们的微观结构了如指掌。美国科学家的一项最新研究，首次揭开了科研中经常用到的一种金纳米颗粒的神秘面纱。相关论文以封面文章的形式发表在10月19日的《科学》杂志上。

由于金的活动性弱且对空气和光线都不敏感，实验室中经常用金纳米颗粒作为示踪剂，比如探测样本中是否存在某种DNA或者蛋白质。为了防止金原子之间形成化学键，科学家经常在金纳米颗粒表面覆盖一层保护性分子层，最常用的是含硫的分子团。如果改造这些含硫分子团，使其具有特殊的绑定位点或者荧光标记，观察和区分金纳米颗粒将更加容易。

尽管如此，科学家对金纳米颗粒的结构却没有清晰的认识，有认为金纳米颗粒是胶质的，形状杂乱，大小不一，还有认为它们是具有同一尺寸和结构的离散分子。

在最新的研究中，美国斯坦福大学Roger Kornberg领导的小组成功制备出了有单层硫醇保护的金纳米颗粒晶体，并利用X射线结晶学技术，首次对它们的精确结构进行了成像。值得注意的是，制备晶体和确定结构一样，都是突破性的进展。

研究人员发现，他们研究的金纳米颗粒由102个金原子和44个硫醇分子组成，其中，金原子排列成球状。三维高清图像表明，金纳米颗粒中心的原子排列与金块中相差无几。不过，该中心周围却环绕着两个“盖子”，每个都是由15个轻微扭曲的金原子组成。此外，与一些模型中预测硫醇分子团直接与金表面绑定不同，硫醇分子团会与最外层的金原子结成一体，它再与最中心金原子发生微弱的相互作用。

研究人员还注意到，金纳米颗粒是手性的，这与金原子和硫醇分子团的排列有关。

研究人员认为，新的研究有望最终打消人们对纳米颗粒及其毒性的疑虑。美国佐治亚理工学院的Robert Whetten表示，“如果一种物质的组成和结构得到确定，化学家可能会以截然不同的方式对其进行处理。这是一项应该被写入教科书的重要发现。”（科学网任霄鹏/编译）

（《科学》（Science）Vol. 318. no. 5849, pp. 430 - 433，Pablo D. Jadzinsky，Roger D. Kornberg）

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