如果你想建造一座高大的房子，你需要使用腳手架。沖繩科學技術研究生院(OIST)的葉章教授及其同事正在將這一建筑原理應用于他們的實驗室工作，其中一個主要區(qū)別是：他們所使用的材料只有幾十億分之一平方米。 。

納米尺度構造是納米技術領域，其使用納米材料作為基本構建塊來創(chuàng)建具有特定特征的材料。在該領域的早期，研究人員研究了使用單分子組分構建納米級/微米級結構的潛力?，F(xiàn)在，科學家們受到生物世界的啟發(fā)，生物世界涉及更復雜的過程，許多不同組成部分之間存在相互作

在生物體中，復雜的分子結構在生物體的生命周期中不斷構建和解構。例如，為了在體內移動，細胞必須與其外部環(huán)境相互作用，稱為細胞外基質(ECM)。ECM是天然纖維支架，為周圍細胞提供結構和生化支持。為了自己創(chuàng)造移動空間，細胞分泌蛋白酶，部分消化ECM。相反，ECM中的分子也可以支持或抑制細胞內的過程。

由張教授領導的Bioinspired Soft Matter Unit從細胞和ECM中使用的生物建筑方法中獲得靈感，設計并合成了一種可以相互作用以組裝復雜分子結構的納米級分子工具包。他們的作品最近在Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表。

研究人員設計并合成了兩種基于芳香有機化合物香豆素的分子。一種是自組裝成納米纖維的肽分子。它們聚集在一起形成分子“支架”。另一種是苯甲酸鹽分子，其自組裝成片狀納米結構。這些片材形成分子“磚”，其形成為分子塔。當這些分子混合在一起時，它們通過類型分離，自組裝，然后相互作用以構建更高級的分子結構。

研究人員通過使用紫外線或酶切割納米纖維來改變分子支架的結構，這使得它們可以操縱“分子塔”的高度。他們使用OIST的掃描電子顯微鏡觀察分子的結構特征，如層和形狀。然后，在OIST技術人員的幫助下，他們使用原子力顯微鏡來測量分子塔的精確高度，單位為納米。

他們表明纖維肽支架調節(jié)分子塔的高度和結構。借助于通過納米結構之間的表面相互作用提供支撐的該支架，苯甲酸鹽磚可以形成更高的結構。“雖然單獨的分子磚可以建造高達100納米的塔，但當我們添加光纖時，他們可以建造高達900納米的塔，”張教授說。

通過模仿生物體中發(fā)生的分子自組裝過程，化學家可以學習納米/微結構化學合成的新方法。在未來，Bioinspired Soft Matter Unit希望在生物膜上構建特定分子以調節(jié)細胞命運。例如，通過在細胞膜上構建分子，他們希望有一天能夠操縱膜蛋白的空間組織。