宁波材料所利用生物分子辅助技术获得水溶性铜纳米颗粒

　　金属纳米颗粒因其具有独特的物理化学性质，如催化活性，新颖的电、光和磁性等而在纳米科学和工程技术领域引起广泛关注。金属纳米颗粒最有前景的应用领域包括催化、吸附、化学生物传感器、信息存储和光电子器件。为满足应用的多样性和重要性，很多方法如湿法化学还原、反胶束、电化学和超声电化学技术等被用来制备纳米颗粒。然而，迄今为止，这些技术方法很大程度上依赖于有机溶剂和有毒还原剂，存在副产物会引起环境污染、生物危害和高能耗等问题，其应用范围受到这些问题的极大制约。

　　最近，利用生物分子如DNA、氨基酸和蛋白质来合成金属纳米颗粒受到了科研人员的青睐。该方法可以避免有毒有害物质的产生。生物分子是生命的构筑基元，在生物体中发挥着重要的作用，现已被用于设计和合成在分子水平的纳米结构。生物分子的引入，拓展了纳米颗粒的应用范围，尤其是生物学领域。因此，基于分子辅助技术的合成方法已被用于合成贵金属纳米颗粒如Au和Ag。然而，利用生物分子在水溶剂介质中制备Cu纳米颗粒的研究报道尚未出现。

　　Cu纳米颗粒在很多领域，如润滑剂、催化剂、热传输纳米流体，电子材料和光学器件发挥着重要作用。在微电子领域，与贵金属相比，铜价格便宜且电迁移影响小。除了这些，利用生物分子辅助技术合成的稳定分散的水溶性Cu纳米颗粒可以作为“墨水”结合喷墨打印技术用于构筑低成本电子组元，利用自组装技术制备有序微纳阵列，也可以广泛应用于生物领域。

　　中科院宁波材料技术与工程研究所表面事业部乌学东研究团队采用生物分子辅助合成技术制备了具有高稳定分散的水溶性纳米铜颗粒，分析探讨了多巴胺对铜纳米颗粒的高效还原及优异稳定性的作用机制。多巴胺，是一种具有生物活性和还原性的邻苯二酚衍生物，既用作还原剂，同时又用作稳定剂。制备过程中不添加任何其它的介质稳定剂，有效避免了有机残留物的生成。所制备的分散性Cu纳米颗粒稳定性好，放置6个月也无发生沉积迹象。该生物分子辅助合成技术，方法简单、易操作、效率高、环境友好，为合成在生物技术领域有潜在应用的多种纳米颗粒提供了一种有效的方法。

　　研究成果发表于Journal of Colloid and Interface Science, 390 (2013) 41-46。该研究工作得到了浙江省自然科学基金(Y4100488)和宁波市杰出人才专项资金(2009A310004)项目等支持。

在室温下放置的Cu纳米颗粒随时间变化的紫外-可见吸收光谱(内置图为相应样品的光学照片)

制备Cu纳米颗粒过程中多巴胺的还原及稳定机制示意图