Adv. Mater.：用于动态组装无机纳米物体的编程单元

【引言】

模板化自组装，使用预制模板来定向和指导组件的组装，用于创建具有可控形态，新功能和长程排序的结构，这些在缺少模板的情况下是无法实现的。在无机纳米材料的背景下，这种策略构成了一种有前途的自下而上的方法来构建无机纳米物体（NOs）的有序集合，其在力学，电子学，光电子学，光子学，等离子体激元，生物传感器，催化和 能源等领域有着重要的应用。将活细胞编程为以时空控制的精确方式组织无机纳米物体（NOs）将带来技术的革新，从而创建具有新兴功能的有序NOs集合和新的生物-非生物杂化材料。

【成果简介】

近日，上海科技大学钟超（通讯作者）团队报道了用于动态生物膜形成的策略，用于以动态的，可扩展的和分层的方式在不同界面上同步组装不连续的NOs或异质纳米结构。通过改造大肠杆菌以感应蓝光并通过生物膜卷曲纤维进行响应，生物膜形成被空间控制，并且同时实现了图案化NOs组装。并且展示了具有100μm最小图案分辨率的多种且复杂的荧光量子点图案。通过暂时控制向培养物中连续添加NOs，通过自发的逐层组装来制造多层异质结构的薄膜。事实表明，生物动态自组装可以用来推进纳米技术和材料的一个新的组成部分。相关工作以题为“Programming Cells for Dynamic Assembly of Inorganic Nano-Objects with Spatiotemporal Control”发表在了Advanced Materials上。

【图文导读】

图1 多种复杂装配无机NOs示意图

a）细胞激活策略

b）各种接口上的离散或异构NOs的大规模和分层组装

c）将光敏应变与预定义掩模耦合，通过可编程光调节在2D衬底上图案化装配NOs

d）通过临时控制与动态生物膜生长相协调的不同NOs进入培养基的逐层装配NOs

图2 红色荧光量子点的大规模和分层组装

a）PTFE表面和带有生物膜涂层的PTFE表面（左侧），数码相机图像（中间）以及在PTFE表面上组装的量子点的相应荧光强度比较（右）

b）在各种2D平坦表面，3D材料界面和由不同材料制成的内部弯曲表面上组装CdSeS@ZnS QDs

c）在柔性或可折叠基底上组装CdSeS@ZnS量子点

d）CdSeS@ZnS量子点的可扩展组装和固定化

e）在多个长度尺度上组装的CdSeS@ZnS量子点的层次结构

图3 基于逐层组装NOs的单层或多层量子点薄膜结构的构建

a）蓝色量子点的单层组装荧光显微镜图像

b）蓝色量子点（厚度19μm）（底部）和绿色量子点（厚度17μm）（顶部）的双层顺序组装

c）蓝色量子点（厚度16μm）（底部），绿色量子点（厚度13μm）（中）和红色量子点（厚度13μm）（顶部）的三层顺序组装

d）蓝色（厚度13μm）（底部）和混合的绿色和红色QDs（厚度33μm）（顶部）的双层顺序组装

e，f）蓝色和红色量子点在平面和曲面上的双层顺序组装的结构比较

【小结】

考虑到有序的无机NOs集合体的多种用途和技术重要性，本工作描述的策略构建的复杂纳米结构可能在生物电子学，光电子器件，生物催化，可穿戴和便携式设备 ，智能纺织品和能源相关设备实现潜在的应用。更广泛地说，模板化装配将为自然界的非平衡自组装现象提供新的见解，并提供令人兴奋的机会来生产新型材料和纳米技术。

文献链接：Programming Cells for Dynamic Assembly of Inorganic Nano-Objects with Spatiotemporal Control（Adv. Mater.,2017,DOI:10.1002/adma.201705968）

本文由材料人生物材料组Allen供稿，材料牛整理编辑。

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部大家庭。

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及内容合作可加编辑微信：RDD-2011-CHERISH，任丹丹，我们会邀请各位老师加入专家群。

材料测试，数据分析，上测试谷！