分子光动力控制释放纳米器件研制成功

最近，中科院上海硅酸盐研究所成功构筑了分子光动力控制释放纳米器件，该纳米器件有望在医学诊断、药物输送、化学过程控制与检测等方面获得应用。该工作为上海硅酸盐研究所研究员祝迎春与日本AIST研究结构研究员Fujiwara Masahiro共同协作完成，研究工作作为“Hot Paper”发表在国际著名杂志德国《应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed，2007， 46， 2241－2244，2006年影响因子10.232)上，并已申报ZL一项。
 
分子材料由于尺寸微小，分子运动在宏观环境下通常难以产生有效的作用，但在纳米尺度的微器件上，如在纳米孔的微小空间内，分子运动足以主导纳米空间内的物理和化学过程。偶氮类化合物能够发生快速、稳定、连续可逆的光异构化运动，如果将其分子的一端固定，该分子的另一端将围绕N-N键发生旋转－翻转运动。在紫外光作用下，偶氮化合物反式结构异构吸收紫外光转化为顺式结构，可见光或加热条件下则由顺势结构变为反式结构，在紫外－可见光的同时作用下，偶氮分子将发生连续的旋转－翻转运动。研究人员合成了偶氮苯类化合物N-(3-triethoxysilyl)propyl-4-phenylazobenzamide，并通过－Si－O－键将该分子的一端固定于介孔壁，介孔内的偶氮分子在紫外－可见光的作用下，通过调节光源能够有效控制介孔内胆固醇分子的释放速率，并实现了胆固醇的快速释放。通过在介孔口部进一步组装具有光控开关分子，构筑了具有光控开关功能、光动力控释功能的纳米存储器件。
 
研究表明，通过化学方法能够将功能分子与纳米结构组装为一体，实现纳米器件的多功能化；通过光化学反应机理，在紫外－可见光的作用下控制纳米装置的各个部件，从而完成特定的功能。该工作对探索纳米科技新的研究方法与实验技术，建立新的纳米体系，探讨纳米材料与器件的多种可能应用具有一定的意义。