陳根：水分子自組裝納米帶，將帶從未實現的固態應用_風聞

文/陳根

自組裝是自然界中普遍存在的現象，是生物體形成有組織結構的途徑。例如，當兩股DNA在沒有任何外部刺激或引導的情況下結合形成一個雙螺旋，或者當大量的分子結合形成膜或其他重要的細胞結構時，就可以看到這種現象。一切都順其自然，而不需要一個看不見的建設者把所有的東西拼在一起。

受自組裝的自然啓發，科學家們設計了在水中自我組裝的分子以製造納米結構，用於藥物輸送或組織工程等生物醫學應用。

**然而，基於小分子的材料往往退化得相當快，並且，它們的化學性質往往不夠****穩定。**在去除水時，小分子材料的整個結構就會崩潰，特別是當施加任何形式的外力時。

現在，來自麻省理工學院材料科學與工程系的研究人員設計了一類新的小分子，它們能以前所未有的強度自發地組裝成納米帶，並始終保持它們的結構。

這些分子的特點是，其外側部分是親水的，喜歡與水相互作用，內側部分是疏水的，不喜歡與水相互作用，中間有很強的受凱夫拉啓發的氫鍵，使它們能夠與其他分子緊密結合。

同時，疏水段和親水段的微妙混合，以及密集的氫鍵網絡，使得各個分子在水中以恰到好處的方式移動，因為有些部分被液體吸引，而另一些則被排斥，儘管所有分子都相當強烈地相互依附。**結果顯示，**當加入水後，分子會自行組合成僅有納米厚的長絲帶，並且比鋼鐵還堅固。

然後，這些絲帶被拉伸成長長的線，可以被晾乾和處理，團隊發現它們可以承受的重量是其自身重量的200倍。這種材料還擁有令人難以置信的高表面積，每克材料的表面積達到200平方米。

顯然，這是對於具有極強機械性能的納米結構的創造。下而這種自下而上的宏觀材料將有利於自組裝納米材料在歷史上無法實現的固態應用。

其研究結果已發表在《自然-納米技術》雜誌上。