中国粉体网讯  内布拉斯加大学林肯分校化学家Zeng及其团队成功揭示了由32对巯基保护的Au68的分子特征排布。该纳米团簇结构可用于药物载体及催化剂。


如图是内布拉斯加大学林肯分校化学家Zeng领导的团队报道的一种Au纳米团簇的原子排布，该团簇长约1.7nm，与人体手指指甲2s可生长的长度近似。(来源：Joel Brehm/研究和经济发展办公室)

　　虽然化学家们不能玩转水泥、支撑梁和千瓦时，但是他们擅长Au、原子和电子伏特，并以此构建一幅新型的低能量纳米结构蓝图，且该结构可存储药物和O原子。

　　一项由内布拉斯加大学林肯分校Zeng教授及前任客座教授Gao领导的研究，最近揭示了四种Au纳米团簇的原子排布。相比于去年获得诺贝尔奖的斯坦福大学研究团队报道的标准构型，该排布具有更低的势能和更好的稳定性。

　　Zeng教授提到，这些模型的构建可使该原子团簇用作药品的运输载体，或用作催化剂去除汽车尾气或者工业废弃物中的污染物。

　　Zeng及其团队揭示了由32对巯基保护的Au68的分子特征排布。16个Au原子构成了该分子的核心，余下的Au原子和S、H原子成键，形成一个源于核心的保护层。

　　原子排布的差异会改变分子的能量和稳定性，而如果势能降低，分子将会更稳定。该团队通过计算发现其中一种原子排布可能代表该分子成分中的最稳定结构。


如图是四种高度稳定的有机包覆的Au原子团簇结构，该团簇长度约为1.7nm。(来源：内布拉斯加大学林肯分校)
　　“过去十年中我们团队一直走在纳米Au研究的前沿”，内布拉斯加大学林肯分校化学系教授Zeng说到，“我们已经发现了具有更低能量的新型保护层结构，这意味着，与之前的分析相比，这种结构更接近实际情况。因此，保护层的结构解析是该研究的主要进展。”

　　该团队将他们的研究成果发表在4月24日出版的美国科学促进会线上期刊Science Advances杂志上。

　　斯坦福大学的研究团队之前曾详细描述过该分子的Au核结构。在此基础上，Zeng和同事使用被称为“隔离-保护”的规则计算了Au核周围余下的Au原子和巯基对可能存在的结构。

　　研究者已经认识到原子保护层是指各种长度不同的“订书针”型的键合单元。并且，他们也清楚每种短、中、长“订书针”的可能原子组成，比如一个短“订书针”实际上包含两个S原子和一个Au原子。

　　再结合位于Au核外原子的数量，该团队将可能存在的数百万种原子排布数目降低至近百种。

　　“我们把32对巯基分成不同的短、中、长“订书钉”排列，”在2008年帮助建立“隔离-保护”规则的Zeng说到，“并整理了所有可能的原子排布，然后计算它们的能量，来寻找最稳定的结构。”

　　“如果没有那些规则，难度将犹如大海捞针。而有了它们，则类似在学生会外的喷泉中捞针，虽然难度依然很大，但却更为可控，因为寻找范围更小。”

　　由于X射线晶体学和单粒子TEM这两种原子尺度常见的成像方法在获取结构上存在困难，所以研究人员采用了计算的方法。

　　Zeng说，了解了纳米颗粒的最稳定构型，生物医学工程师就可以以此确定合适的药物靶位点，来治疗癌症和其他疾病, 该发现还可以优化Au纳米颗粒在CO=>CO2氧化过程中的催化作用。