写于 2017-08-24 03:17:01| 金沙平台| 总汇

始终遵循指南针:将自身定位于地球磁场的微生物有大约20个磁小体,它们将自身排列成微小的针

它们包含蛋白质和脂质壳中的氧化铁磁性纳米颗粒,其特征在于每个物种形成胶体和界面的MPI

磁铁矿纳米颗粒,马克斯普朗克研究所的研究人员开发了一种新模型,用于预测纳米粒子形成纳米粒子的多样性是希望的多面手:它们可以作为活性药物或造影剂,​​也可以作为电子存储介质或结构材料的增强剂

波茨坦 - 戈尔姆的Max Planck胶体和界面研究所以及荷兰的Eindoven技术大学为使这些纳米颗粒可用于这些不同的应用做出了重要贡献

在研究磁铁矿纳米颗粒时,他们开发了一种材料结晶颗粒的模型

形式取决于它们的物理特性磁铁矿纳米粒子被一些细菌用来沿着地球的磁场线定向自己了解它们如何生长有助于产生具有所需特性的纳米粒子在许多方面,材料设计类似于抚养孩子:许多属性是从大自然中预先确定,其他人在教育或学习期间获得 - 但重要的方面恰好在一开始就由马克斯普朗克胶体与界面研究所研究组负责人Damien Faivre领导的团队研究了磁铁矿的托儿所纳米粒子将自己排列成精细针状物的磁铁矿颗粒,当它们沿着地球的磁场定向以寻找最佳生活条件时,它们可以作为一些海洋细菌的指南针

然而,合成磁铁矿颗粒也用于油墨,磁性液体,和医学造影剂,也作为记忆元素我n数据存储介质借助他们对磁铁矿纳米粒子的观察,波茨坦的研究人员扩展了关于物质晶体如何从溶液形成的既定理论经典模型无法解释许多晶体的形成在过饱和溶液中,几个原子和分子自发地,即或多或少地随机地聚集成种子,然后进一步生长根据晶体生长的经典表示,种子从溶液中捕获原子或分子

此时,要么完全有序的晶体可以直接形成,要么无定形,因此,首先形成无序的聚集,然后将自身重新排列成晶体,晶体进化出来的两条通路中的哪一条取决于哪一条表现出较低的能级 - 结晶相或无序结晶相

这里的决定性能是表面能结晶和无序变体,以及释放的能量的数量当原子或分子与一种或另一种形式结合时,高表面能驱动给定相的增长的能量消耗更高,而来自不断发展的债券的大量能量产量降低它“多年来越来越多的迹象表明Damien Faivre表示,他们显然在形成过程中既不会吸收单个原子也不会吸收分子,而是捕获初级粒子或簇,其大小仅为几纳米,只能暂时形成“更多当碳酸钙和磷酸钙晶体形成硬化骨骼或软体动物壳时会发生什么情况Faivre和他的团队现在已经确定磁铁矿纳米颗粒也可以通过吸收只有2纳米大小的初级颗粒而生长研究人员用透射电子显微镜观察到这一点在远低于零的温度下操作,因此描绘了特别小的结构

稳定初级粒子成为决定性因素当磁铁矿纳米粒子从铁盐溶液形成时,初级粒子最大为2纳米,自身聚集成核(箭头;白色比例尺代表10纳米)马克斯普朗克研究人员已经开发出这种非经典晶体生长途径的模型 该模型有助于解释晶体结构如何直接从初级粒子形成,并且当无序结构首先发展,随后重新形成晶体时自然材料“使用经典模型,不可能确定是否直接从小纳米粒子形成较大的纳米晶体或者是否形成无序阶段“,Damien Faivre说,但是,如果你想要生长纳米颗粒,你必须能够回答这个问题所以他和他的同事开发了一个新的模型(考虑到初级颗粒)在新的模型,纳米粒子的稳定性成为一个重要的因素 - 它甚至可以逆转经典模型的预测非常重要“初级粒子越稳定,晶体结构就越可能直接形成”,Faivre解释说“在许多情况下当在经典模型下形成无序相​​时,我们的模型直接形成晶体“这是exac用磁铁矿的情况研究初级粒子是下一步是否根据经典模型生长晶体或Damien Faivres团队提出的晶体是否依赖于原子和分子或微小的初级粒子是否参与“你要么通过观察得知这一点,就像在我们的情况下,或者你在物质的物理属性的帮助下预期它“,Faivre解释说然而,研究人员仍然有许多未解决的问题要回答,以便从纳米粒子苗圃的这些见解转向指导的指导手册他们的成长“在下一步,我们将更精确地研究初级粒子及其性质”,Damien Faivre说如果研究人员可以控制被生长的纳米粒子吸收的粒子的稳定性,他们也可能有影响性质的方法纳米粒子与年轻的成长中的孩子几乎没有什么不同:他们变成了什么取决于他们如何被喂养出版物:Jens Baumgartner,Archan Dey,Paul HH Bomans,CécileLeCoadou,Peter Fratzl,Nico AJM Sommerdijk和Damien Faivre,“溶液中磁铁矿的成核和生长”,Nature Materials,2013年2月3日在线发表; DOI:101038 / NMAT3558来源:马克斯普朗克研究所图片:胶体和界面的MPI;自然材料