據美國物理學家組織網7月10日報道,加拿大科學家從植物的光合作用裝置——捕光天線中汲取靈感,研制出了新一代納米捕光“天線”,它能控制和引導從光中吸收的能量。相關研究發表于7月10日出版的《自然·納米技術》雜志上。
特殊的納米材料“量子點”由美國耶魯大學的物理學家提出,其往往是由砷化鎵、硒化鎘等半導體材料為核,外面包裹著另一種半導體材料而形成的微小顆粒。這些微小顆粒能高效地吸收特定波長的光,然后再以特定波長光子的形式釋放出能量。
該最新研究的領導者、多倫多大學的夏納·凱利和該校電子與計算機工程系教授泰德·薩金特整合了其在DNA(脫氧核糖核酸)和半導體研究方面的先進成果,發明了一種通用方法,讓某些類型的納米粒子相互依附在一起,自我組裝成最新的納米天線復合物,并將這種由量子點自我組裝而成的材料命名為“人造分子”。凱利解釋道,如果半導體量子點是人造原子,那么,從理論上講,我們可以使用這些功能多樣的基本結構研制出各種人造分子。
最新研究填補了“可以使用多種不同類型的納米量子點構建出復合物”這項空白。加拿大納米技術研究中心的主席薩金特解釋道,最新研究取得成功,要歸功于DNA,其非常“專一”,只愿依附于一個相配的序列上。薩金特說:“令人吃驚的是,我們的天線能自我組裝而成——我們用篩選出來的特定DNA序列包裹不同類型的納米粒子,將其整合在一起,隨后,其就按照自然規律,自我組裝成擁有特定屬性的類似于分子的納米粒子復合物。”
傳統天線能增加被吸收的電磁波,諸如無線電頻率的數量,接著朝一個電路釋放出能量。而最新的納米天線則能增加被吸收光的數量,接著將光釋放到該復合物內特定的位置上。在自然界中,制造光合作用的葉子的組成成分——光捕捉天線使用的也是同樣原理。薩金特說:“與收音機和手機天線一樣,新的復合物能捕捉各種能量并將其集中到我們需要的位置。像樹葉中的捕光天線一樣,新復合物也能捕捉太陽光中所包含的各種波長的光。”
美國加州大學洛杉磯分校教授、加州國際納米技術研究院院長保羅·維斯表示:“這是一項非常重要的研究,證明我們組裝出擁有精確結構、特定屬性、使用外部刺激能控制這種屬性的納米復合物的能力正在與日俱增。”
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