《在Adolphe Merkle研究所进行了10年的软纳米材料研究和培训》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-11-20
  • 今年,瑞士弗里堡大学阿道夫·默克尔学院(AMI)迎来了10周年校庆。我们感到自豪的是,在这个特殊的小问题上,我们可以展示我们目前的一些研究活动。

    AMI基金会的成立归功于当地一位成功的企业家Adolphe Merkle博士,他于2007年以100瑞士法郎的捐款成立了Adolphe Merkle基金会。他的支持仍然是对瑞士学术活动最重要的私人捐助之一。该研究所于2008年由其首任所长彼得·舒尔滕伯格(Peter Schurtenberger)创立,他曾在弗里堡大学(University of Fribourg)担任物理系教授。Schurtenberger教授建立了一个跨学科的研究机构,专注于软纳米材料,将基础研究和应用研究相结合。在Christoph Weder的领导下,他于2009年加入AMI,担任高分子化学和材料教授,并于2010年成为该研究所的主任,该研究所任命Alke Fink教授和Barbara Rothen‐Rutishauser教授为生物异常材料共同主席,Michael Mayer为生物物理学教授。Schurtenberger教授离开了该研究所,在伦德大学建立了一个新的小组,Ullrich Steiner被任命为软物质物理学教授。在瑞士国家科学基金会教授奖学金的支持下,Marco Lattuada和Nico Bruns在AMI建立了临时的初级研究小组,分别专注于纳米材料的组装和大分子化学。与此同时,两人都在弗里堡大学化学系和斯特拉斯克莱德大学谋得终身职位。四个永久研究小组已经统计了大约100名研究人员,而AMI几乎达到了120名同事的目标规模。该研究所位于弗里堡大学的科学校园内,占地7500平方米,是美国最先进的研究设施之一。

    AMI的跨学科研究活动围绕开发和研究软纳米材料,如纳米颗粒、胶体、聚合物、生物材料、复合材料、纳米结构和纳米孔。该研究所的研究重点是生物激发材料设计、刺激响应材料、光学材料、能源材料、传感、复杂介质中纳米颗粒的检测以及纳米材料与生物系统相互作用的研究。大多数项目采用双管齐下的研究方法,目的是提高基础知识,同时解决实际相关问题。AMI的任务还包括培训下一代科学家。该学院已经有150多名校友——其中大多数是博士生、博士后、团队领导和初级教授,但也有硕士项目的首批毕业生——其中许多人已经建立了自己的学术研究团队。我们很高兴,这一期的贡献有一半来自这些校友。

    这一期涵盖了一系列的主题,说明了AMI的跨学科研究活动。一些论文涉及装配过程和/或(自组装)装配结构。在一篇概念文章中,Ilja Gunkel强调了化学和地形图案基板如何被用于在嵌段共聚物薄膜中产生无缺陷的模式。Ilja Voets团队报告了具有内置传感器的自调节复合凝聚核胶束,报告了临时编程的拆卸、货物释放、重新组装和货物回收。Janne‐Mieke Meijer和Jerome Crassous报告了碗状胶体颗粒的相行为,并表明这些颗粒的相行为与球形颗粒明显不同。Peter Schurtenberger的团队展示了应用磁场如何影响花生形状胶体颗粒的集体动力学,这些颗粒具有赤铁矿核和硅壳。有趣的是,这些微米大小的粒子与电场垂直排列,并沿电场方向形成链。由Ilja Gunkel, Bodo Wilts, Ullrich Steiner和Jeremy Baumberg, Timothy Wilkinson, Morgan Stefik, Ullrich Wiesner领导的一个财团研究了在溶剂-蒸汽退火过程中自动组装一个陀螺仪形成的三元三元聚合物。Thomas Moore, Alke Fink, Barbara Rothen‐Rutishauser和他们的团队报道了用不同胺修饰纳米颗粒,并研究了胺表面基团的体积如何影响蛋白质电晕的形成,从而影响细胞的联系。

    对已发表的论文的分析(图1)显示纳米颗粒在研究所的研究中占有突出的位置。纤维素纳米晶体(CNCs)是一种引起AMI研究人员特别关注的颗粒类型。在一篇概念文章中,Johan Foster和他的同事讨论了CNCs和其他纤维素纳米材料在多尺度中观结构陶瓷模板中所起的变革性和多功能作用。Justin Zoppe, Elsa Reichmanis, Paul Russo, Christoph Weder和他的同事们发表了一篇论文,介绍了表面被聚合物改性成片状的碳纳米管。这种结构使CNCs具有高的胶态稳定性,使溶致性水分散体具有热开关性。Pratheep Annamalai和他的同事在一份通讯中展示了薄层氧化铝的沉积是如何通过电子显微镜提高聚合物复合材料中碳纳米管的检测能力的。马可·拉图阿达的团队并不是为了分析,而是为了准备,他们使用淀粉样纤维作为模板来制备高宽比的二氧化硅纤维。

    有一些手稿涉及分析技术。Anna Stradner的团队重新研究了基于动态光散射的示踪粒子微流变学,以测量浓缩水蛋白溶液的零剪切粘度。他们表明,结合表面功能化的示踪颗粒、3D - DLS技术和精心选择的参数对于可靠和无人为的结果至关重要。Sandor Balog、Nico Bruns和他的同事首次证明,动态去偏振光散射可以用来检测疟原虫色素,这是疟疾的一个典型标志。在一篇概念文章中,Jared Houghtaling, Jonathan List和Michael Mayer展示了纳米孔如何被用来描述与神经退行性疾病相关的单个淀粉样蛋白颗粒。最后,王春鹏,Ullrich Steiner, Alessandro Sepe等人讨论了与同步实验相关的数据管理问题和方法。

    使用微型或纳米胶囊包装、运输和释放特定货物是另一个吸引了来自不同群体的AMI研究人员兴趣的话题。为此,这一期包含了一篇概念文章,其中Celine Calvino和Christoph Weder回顾了微胶囊自报告聚合物的现有和目前的新想法。在他们的评论文章中,Yoan Simon和他的同事总结了最近创造玻璃样聚合体的努力和引发这种结构形状转变的活动。

    在两篇评论文章中,Somayeh Gholipour和Michael Saliba, Nga Phung和Antonio讨论了限制钙钛矿太阳能电池稳定性的因素,并提出了解决这个问题的方法。

    虽然聚合物参与了许多AMI的研究项目,但它们通常以一种有利的方式被使用。因此,由Hua Zou等人对cucurbit[8]uril - based聚合物进行的综述是聚合物占据中心地位这一特殊问题的唯一贡献。

    最后但并非最不重要的是,Bodo Wilts和Vinodkumar Saranathan报道了Pachhyrhynchus congestus pavonius象鼻虫是如何利用生物光子晶体在翅膀上产生彩虹色斑点的。

    我们希望这组文件传达,我们的研究人员努力工作和聪明让相关的科学和社会贡献和保持在其课程实施阿道夫Merkle AMI的梦想一个领导能力基础和应用中心面向领域的跨学科研究软纳米材料。

    ——文章发布于2018年11月15日

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