科學網訊，納米顆粒的廣泛應用并不意味著科學家對它們的微觀結構了如指掌。美國科學家的一項最新研究，首次揭開了科研中經常用到的一種金納米顆粒的神秘面紗。并利用X射線結晶學技術，首次對它們的精確結構進行了成像，是突破性的進展。相關論文以封面文章的形式發表在10月19日的《科學》雜志上。

    由于金的活動性弱且對空氣和光線都不敏感，實驗室中經常用金納米顆粒作為示蹤劑，比如探測樣本中是否存在某種DNA或者蛋白質。為了防止不同金納米顆粒的原子之間形成化學鍵，科學家經常在金納米顆粒表面覆蓋一層保護性分子層，最常用的是含硫的分子團。如果改造這些含硫分子團，使其具有特殊的綁定位點或者熒光標記，觀察和區分金納米顆粒將更加容易。

    盡管如此，科學家對金納米顆粒的結構卻沒有清晰的認識，有認為金納米顆粒是膠質的，形狀雜亂，大小不一，還有認為它們是具有同一尺寸和結構的離散分子。

    在最新的研究中，美國斯坦福大學Roger Kornberg領導的小組成功制備出了有單層硫醇保護的金納米顆粒晶體，并利用X射線結晶學技術，首次對它們的精確結構進行了成像。值得注意的是，制備晶體和確定結構一樣，都是突破性的進展。

    研究人員發現，他們研究的金納米顆粒由102個金原子和44個硫醇分子組成，其中，金原子排列成球狀。三維高清圖像表明，金納米顆粒中心的原子排列與金塊中相差無幾。不過，該中心周圍卻環繞著兩個“蓋子”，每個都是由15個輕微扭曲的金原子組成。此外，與一些模型中預測硫醇分子團直接與金表面綁定不同，硫醇分子團會與最外層的金原子結成一體，它再與最中心金原子發生微弱的相互作用。

    研究人員還注意到，金納米顆粒是手性的，這與金原子和硫醇分子團的排列有關。

    研究人員認為，新的研究有望最終打消人們對納米顆粒及其毒性的疑慮。美國佐治亞理工學院的Robert Whetten表示，“如果一種物質的組成和結構得到確定，化學家可能會以截然不同的方式對其進行處理。這是一項應該被寫入教科書的重要發現。”