美合成出捕获纳米离子的分子笼

美合成出捕获纳米离子的分子笼

最近，美国纽约大学布法罗分校化学家合成出一种能捕获纳米离子的微小分子笼，可用于提纯纳米材料。分子笼由微小的有机分子管道组成。这种名为“瓶刷分子”的有机分子内部用特殊方法做成中空，并使其内壁带上负电荷以选择性地吞掉那些带正电的粒子。分子笼还能做成不同大小，以捕捉不同大小的分子猎物。

瓶刷分子就像一个圆形的发刷，沿主干周围伸出许多毛发似的分子。研究人员把这些“瓶刷”缝在一起，再把分子浸入水中使其变成中空，围绕核心黏附上一层带负电的羧酸基，就成了陷阱式的笼子结构——内壁带有负电的纳米管。

他们还设计了一系列实验来测试这种笼子的捕获能力。其中一种双层笼被称为鸡尾酒瓶，底层由含纳米管的氯仿溶液构成，顶层由含带正电荷染料的水基溶液构成。将这种鸡尾酒摇5 min，纳米管互相碰撞陷落在染料中，从而将染料带入氯仿溶液中(染料不会溶解在氯仿中)。另一种精心制作的纳米管笼能从水溶液中提取直径仅2.8 nm、带正电的树状聚合物分子，而将4.3 nm的树状聚合物分子留在溶液中。要想从纳米管中释放出捕获的粒子，只需简单地降低氯仿溶液的pH值，就会关闭笼子内部的负电荷，释放出其中的粒子。

研究人员指出，这些笼子能使单调乏味的工作加快速度，比如把大量子点从小量子点中分离，或按尺寸和电荷分离不同的蛋白质。

该研究领导人、纽约大学布法罗分校化学副教授加维德·瑞耶夫说:“分子及纳米材料的形状和大小与它们的用途密切相关，我们的分子笼能按事先确定的规格尺寸把这些粒子分离开，能为那些先进材料生产统一的原材料，就像为建筑商生产同样大小的瓷砖或砖块。科学家也需要同样规格的纳米粒子，但在纳米尺度上要生产出完全一样的性能良好的材料，还有很长的路要走。”

此外，瑞耶夫小组还在研究瓶刷分子的更多应用，如以瓶刷分子为基材的纳米薄膜，可用于滤水;多层组装的瓶刷聚合物，能像蝴蝶翅膀那样反射可见光。

(来源:科技日报)