新材料有望用于检测和解毒环境中的有害化学物质，以及在医药和能源存储方面的应用
美国西北大学国际纳米技术研究所(IIN)的研究人员开发了一种新的纳米材料工程方法，这种材料被称为胶体晶体，使用具有独特特性的建筑材料，这可能会促进医学、能源和环境方面的进步。
这项研究发表在5月19日的《自然通讯》杂志上。
表面涂有核酸的纳米颗粒可以被编程并组装成被称为胶体晶体的有序阵列。其中一些晶体的结构与自然界中发现的其他固体类似，比如食盐，但其他晶体的结构没有天然的等价物。胶体晶体可以应用于光子学等领域。
金属-有机骨架已用于解决气体储存、药物传递、化学传感和催化等方面的问题。这些框架是由有机分子配合金属离子或团簇在多孔，多维晶体结构。
纳米颗粒形式的金属有机骨架(MOF NPs)具有类似的潜力，但由于其纳米尺度的大小，具有显著的优势。然而，MOF NPs作为胶体晶体构建块的有效性受到其尺寸不均匀性和稳定性差的限制。
在这项研究中，由Chad a . Mirkin和Omar K. Farha领导的IIN研究人员设计了一种方法来克服这一限制，提高MOF NPs的统一性。用离心机分离小范围和密度的颗粒后，这些MOF NPs被DNA进行化学修饰。然后，研究人员使用MOF NPs来设计胶体晶体超晶格，这些超晶格要么完全由MOF NPs组成，要么是MOF NPs和金属纳米颗粒的组合。
这些新材料不仅在检测某些环境中的有害化学物质方面很有前景，而且在清除它们方面也很有前景。例如，利用MOF的NP超晶格作为光催化剂，研究人员能够将芥子气的模拟物转化为无毒形式。
使用这种方法，二维阵列和三维超晶格可以以非凡的精度设计和制备，使开发能够收集光用于储能、感知分子或催化化学反应的材料成为可能。他们的研究也显示了MOF NP构造块的形状如何影响整体晶格的最终结构。
论文题为“金属有机框架纳米粒子与DNA的胶体晶体工程”。
米尔金，通讯作者，是IIN的创始人和主任，以及温伯格文理学院乔治·b·拉斯曼化学教授。
与IIN合作的还有温伯格文理学院化学系的合著者王顺志、Sarah S. Park、Cassandra T. Buru、林海欣和Farha;以及麦考密克工程学院的陈鹏程和埃里克·罗斯。
