纳米科技新进展：从纳米自组装到手性纳米材料的发现

纳米，是长度单位，1纳米相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小得多。科学家们研究发现，在纳米尺度上，材料会呈现出与宏观尺度上完全不同的物理学、化学和生物学特性。在这一科学发现基础上，人类发展出纳米科学和纳米技术。

纳米科学以尺度在0.1—100纳米之间的物质为研究对象，探索其特有的物理、化学、生物性质和功能；纳米技术则是在这一空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工，制造具有特定功能的器件。

国家纳米科学中心唐智勇课题组长期从事关于无机纳米材料以及组装体的手性光学性质与应用方面的研究工作，在贵金属纳米颗粒及其组装体的手性光学性质取得了系列研究进展，同时探索了无机手性纳米材料在生物医学以及信息加密中的应用。

自组装是指系统的构成元素（如分子）在不受人类外力干预下，自行聚集、组织成规则结构的现象。自组装现象广泛存在于自然界中，自组装蛋白纳米结构作为一种新兴的生物纳米技术平台，为发展超灵敏的生物纳米传感新技术提供了强有力的手段。

唐智勇说，自组装纳米结构的构建是以纳米尺度基元如纳米颗粒为组装单元。通过调控和设计纳米尺度的相互作用，自下而上的形成更大尺度，甚至宏观尺度下，具有特定性质或功能的材料体系的构建方法。通过纳米自组装，科学家们发现了很多新型结构材料。

手性材料便是其中一种。手性是一种不对称性现象，也是自然界的基本属性之一，例如人们的左右手，看起来一样，但却不能重合。

唐志勇说，无机纳米粒子的手性主要来自于三个方面，手性晶体结构、手性配体以及手性形貌。无机纳米粒子表面通常会有一层有机的分子配体，当配体为手性的时候，那么该纳米粒子也就产生了手性。另外通过溶液合成或者是微纳米加工的方法，也可以得到具有手性形貌的无机纳米结构。

资料显示，手性材料在推动生物标记、手性分析和检测、对映异构体选择性分离、偏振相关光子学和光电子学应用等领域的发展具有重要意义。目前，传统手性纳米材料主要是通过引入手性配体或构造螺旋结构等电偶极矩调控方式构筑，但这类手性材料在环境稳定性和导电性方面通常存在局限性，极大地限制了其实际应用。探索新的调控机制并构筑新型手性纳米功能材料是突破这一科学瓶颈的新途径。

中国科协科普部

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