表征纳米粒子相互作用的新可能性

时间：2021-05-21 08:52:04 来源：

环境分子科学实验室的新研究开辟了一种新的和潜在的强大方法，以表征纳米颗粒与各种环境中分子的相互作用。

科学

将分子固定在纳米颗粒的表面上修饰，甚至控制颗粒的许多特征，包括它们如何与细胞相互作用或对光反应。结合类型影响纳米颗粒的行为和与周围颗粒，原子和分子的相互作用。遗憾的是，直接研究在纳米颗粒固体/液体界面处的表面键合的方法已经难以捉摸，因为界面通常不能通过大多数现有技术访问。EMSL的研究人员利用了先进的乐器能力，专门设计的实验细胞和理论模型，以成功推断出羧酸分子的分子 - 本质上发现的常见有机酸 - 与二氧化铈纳米粒子表面结合。

影响

由于这项研究，科学界现在具有一种新的和潜在的强大方法来表征纳米颗粒在一系列环境中与分子的相互作用，可能延伸到活细胞中的行为。由于这种“隐藏”界面本质上是常见的，在我们的身体中，表征和理解液体和固体符合的结构和相互作用可以加速新分子的设计，以解决医学，环境修复，气候研究，生物燃料，催化剂和能量问题贮存。

概括

对EMSL的和频率产生振动光谱仪进行实验工作（SFG-VS）。SFG-Vs是一种敏感光谱光谱，可以选择性地测量与“指纹”频率粘合在表面上粘合的分子的振动光谱，以帮助确定粘合物种及其结构。由于实验挑战和解释的难度没有理论引导，SFG通常没有延伸到埋入液体中的探针纳米粒子表面。在EMSL处，设计光学电池用CAF2窗口（其可以传递用Ceria纳米颗粒与乙酸溶液接触的CAF2窗口（其透射红外光）进行原位实验。SFG-VS鉴定了不同氧化态中酸和二氧化铈表面之间的分子键的振动的共振频率。

理论建模对于成功识别债券至关重要。首先原则理论用于通过建模各种方式来预测稳定的结构，乙酸可以与Ceria簇的表面位点结合。计算热力学优惠结构的共振频率以与来自SFG-VS实验的实验的结构进行比较。建模结果显示，乙酸在二氧化铈的降低表面上与氧化表面相结合，符合实验结果。

该工作得到了EMSL的历史际研究和能力计划以及太平洋西北国家实验室的实验室指导研发计划。

出版物：周LU等，“羧酸配体在水溶液中纳米菌表面的”解剖结合“：原位特征和第一原理研究的联合，“J. Phy。化学C，2013,117（46），PP 24329-24338; DOI：10.1021 / JP4068747

图像：环境分子科学实验室

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