寧波材料所利用生物分子輔助技術獲得水溶性銅納米顆粒

　　金屬納米顆粒因其具有獨特的物理化學性質，如催化活性，新穎的電、光和磁性等而在納米科學和工程技術領域引起廣泛關注。金屬納米顆粒最有前景的應用領域包括催化、吸附、化學生物傳感器、信息存儲和光電子器件。為滿足應用的多樣性和重要性，很多方法如濕法化學還原、反膠束、電化學和超聲電化學技術等被用來制備納米顆粒。然而，迄今為止，這些技術方法很大程度上依賴于有機溶劑和有毒還原劑，存在副產物會引起環境污染、生物危害和高能耗等問題，其應用范圍受到這些問題的極大制約。

　　最近，利用生物分子如DNA、氨基酸和蛋白質來合成金屬納米顆粒受到了科研人員的青睞。該方法可以避免有毒有害物質的產生。生物分子是生命的構筑基元，在生物體中發揮著重要的作用，現已被用于設計和合成在分子水平的納米結構。生物分子的引入，拓展了納米顆粒的應用范圍，尤其是生物學領域。因此，基于分子輔助技術的合成方法已被用于合成貴金屬納米顆粒如Au和Ag。然而，利用生物分子在水溶劑介質中制備Cu納米顆粒的研究報道尚未出現。

　　Cu納米顆粒在很多領域，如潤滑劑、催化劑、熱傳輸納米流體，電子材料和光學器件發揮著重要作用。在微電子領域，與貴金屬相比，銅價格便宜且電遷移影響小。除了這些，利用生物分子輔助技術合成的穩定分散的水溶性Cu納米顆粒可以作為“墨水”結合噴墨打印技術用于構筑低成本電子組元，利用自組裝技術制備有序微納陣列，也可以廣泛應用于生物領域。

　　中科院寧波材料技術與工程研究所表面事業部烏學東研究團隊采用生物分子輔助合成技術制備了具有高穩定分散的水溶性納米銅顆粒，分析探討了多巴胺對銅納米顆粒的高效還原及優異穩定性的作用機制。多巴胺，是一種具有生物活性和還原性的鄰苯二酚衍生物，既用作還原劑，同時又用作穩定劑。制備過程中不添加任何其它的介質穩定劑，有效避免了有機殘留物的生成。所制備的分散性Cu納米顆粒穩定性好，放置6個月也無發生沉積跡象。該生物分子輔助合成技術，方法簡單、易操作、效率高、環境友好，為合成在生物技術領域有潛在應用的多種納米顆粒提供了一種有效的方法。

　　研究成果發表于Journal of Colloid and Interface Science, 390 (2013) 41-46。該研究工作得到了浙江省自然科學基金(Y4100488)和寧波市杰出人才專項資金(2009A310004)項目等支持。

在室溫下放置的Cu納米顆粒隨時間變化的紫外-可見吸收光譜(內置圖為相應樣品的光學照片)

制備Cu納米顆粒過程中多巴胺的還原及穩定機制示意圖