該競(jìng)賽正在尋找能夠精確地安排分子和納米尺度物體的制造技術(shù)。

加州大學(xué)河濱分校的工程師改變了一種病毒，將金原子排列成直徑幾納米的球狀體。這一發(fā)現(xiàn)可以使一些電子元件的生產(chǎn)更便宜，更容易，更快捷。

“自然界幾千年來(lái)一直在組裝復(fù)雜，高度組織化的納米結(jié)構(gòu)，其精確性和特異性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最先進(jìn)的技術(shù)方法，”UCR Marlin and Rosemary Bourns工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Elaine Haberer說(shuō)道。描述突破的論文。“通過(guò)了解和利用這些功能，這種非凡的納米級(jí)精度可用于定制和構(gòu)建具有以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高性能材料。”

病毒以多種形狀存在，并含有多種與分子結(jié)合的受體。遺傳修飾受體以結(jié)合電子中使用的金屬離子導(dǎo)致這些離子“粘附”到病毒上，產(chǎn)生相同大小和形狀的物體。該方法已用于生產(chǎn)用于電池電極，超級(jí)電容器，傳感器，生物醫(yī)學(xué)工具，光催化材料和光伏器件的納米結(jié)構(gòu)。

病毒的自然形狀限制了可能的金屬形狀的范圍。大多數(shù)病毒可以在不同的情況下改變數(shù)量，但抵制其基本架構(gòu)的戲劇性改變，允許其他形式。

然而，M13噬菌體更靈活。噬菌體是一種感染細(xì)菌的病毒，在這種情況下，是革蘭氏陰性細(xì)菌，如大腸桿菌，它在人類和動(dòng)物的消化道中普遍存在。經(jīng)遺傳修飾以與金結(jié)合的M13噬菌體通常用于形成長(zhǎng)的金色納米線。

對(duì)M13噬菌體的感染過(guò)程的研究表明，病毒可以在與水和氯仿相互作用時(shí)轉(zhuǎn)化為球狀體。然而，直到現(xiàn)在，M13球體已經(jīng)完全未被探索為納米材料模板。

Haberer的團(tuán)隊(duì)為M13球體添加了金離子溶液，創(chuàng)造了尖刺和空心的金納米棒。

“我們工作的新穎之處在于病毒模板的優(yōu)化和演示，克服了與大多數(shù)其他病毒相關(guān)的幾何限制，”Haberer說(shuō)。“我們使用簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換過(guò)程使M13病毒合成直徑為幾十納米的無(wú)機(jī)球形納米殼，以及長(zhǎng)度接近1微米的納米線。”

研究人員正在利用金納米棒通過(guò)增強(qiáng)的光催化行為去除廢水中的污染物。

該工作增強(qiáng)了M13噬菌體作為納米材料合成支架的效用。研究人員認(rèn)為，論文中描述的M13噬菌體模板轉(zhuǎn)化方案可以擴(kuò)展到相關(guān)的噬菌體。