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記者毛黎
本報華盛頓4月14日電 美國能源部埃姆斯實驗室研究人員日前表示，他們模仿細菌的自然本領，成功合成出磁性納米粒子晶體。這些粒子晶體有望用于藥物尋靶和傳遞、高密度存儲裝置或作為電機的磁密封。
商業(yè)化室溫合成磁性鐵納米粒子晶體相當困難，原因是納米粒子形成快，人們獲得的往往是缺乏理想的晶體和磁性特征的粒子聚合塊。同時，當粒子更小時，其磁性特別是同溫度相關的特征會出現(xiàn)消失的現(xiàn)象。
在自然界中，有數(shù)種細菌能夠產生精細和均勻的磁性四氧化三鐵納米粒子。該粒子具有理想的磁性特征。這些細菌被稱為橋性細菌，它們采用一種蛋白質來生成尺寸約為50納米的晶體狀粒子，這些粒子在膜的約束下形成粒子鏈。據(jù)悉，細菌用體內的粒子鏈作為指南針，與地球磁場配合來確定方向。
為了解人類是否可以模仿細菌這種特殊的本領，埃姆斯實驗室材料化學和生物分子材料項目主任蘇利耶·馬拉普拉嘎達召集實驗室和愛荷華州立大學的微生物學家、生物化學家、材料學家、化學工程師、材料科學家和物理學家組成了跨學科研究小組。
研究中，小組人員首先分離出數(shù)種橋性細菌。然后基于他人早期研究的成果，分析了能夠“捆綁”鐵的幾種蛋白質，其中包括在橋性細菌體內發(fā)現(xiàn)的Mms6蛋白。在細菌體內，Mms6蛋白同包圍磁性晶體的膜相關。
隨即，在試劑濃度不同的水性溶劑中，他們開始嘗試合成磁性晶體。開始，快速形成的粒子小且缺乏特殊的晶體形態(tài)。于是，遵循小組物理學家提出的建議，他們采用自己開發(fā)的高分子凝膠劑降低了反應速度，從而控制了納米晶體的形成并最大程度地減小了聚合塊的尺寸。
對合成的納米粒子晶體經過電子顯微鏡分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，Mms6蛋白能夠產生類似細菌自然產生的那種成型好的納米粒子晶體，同時它們具有十分相似的特性。
鐵酸鈷未見于生物體中，它比磁鐵具有更令人滿意的磁性特征，但在商業(yè)化生產中也存在類似磁鐵納米粒子晶體生產的問題。基于對橋性細菌和合成磁性納米粒子能力的認識，研究人員通過在合成磁鐵納米粒子過程中增加額外步驟，獲得了六邊形的鐵酸鈷晶體。據(jù)悉，他們的下步目標是了解是否可以將新方法推廣到合成更多的磁性物質晶體。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號