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纳米科技是21世纪非常重要的、将对社会发展产生显著影响的科学技术。纳米结构的合成无论对基础理论研究还是对应用研究都具有特殊意义,可以说纳米结构的合成与组装是整个纳米科技的基础。
硫化物纳米粒子具有特殊的光电性质,而纳米羟基磷灰石(HAP)和纳米氟化钙(CaF2)具有很好的骨修复和再矿化性能,因此研究这些纳米结构的合成与组装对仿生合成具有优异性能的特殊材料具有十分重要的指导意义。
本文以仿生合成的方法,利用牛血清白蛋白和胃蛋白酶为生物模板,成功合成了纳米硫化物、纳米羟基磷灰石和纳米氟化钙。对产物进行了X射线衍射分析、透射显微镜、扫描电镜和热重一差热的测试,同时对得到的硫化物粒子进行了紫外可见吸收光谱的测定,结果进一步表明合成的硫化物颗粒在纳米尺度。荧光光谱的测试结果表明,合成的纳米硫化物具有较好的发光性能。此外,我们还研究了各种因素(硫镉比、蛋白质浓度和pH值等)对产物的尺寸、形貌和发光性能的影响,从而得到了制备各种微观形貌的纳米粒子的最佳条件。我们还对反应溶液进行了电导率和傅立叶变换红外光谱测试,并利用红外拟合技术研究了蛋白质二级结构的变化情况。通过分析蛋白质模板的成核位点和蛋白质构象的变化,表明了蛋白质与纳米粒子静电和空间构型的相互匹配作用是蛋白质指导纳米粒子合成的本质,揭示了在蛋白质对纳米粒子合成的机理。
由于用来合成无机纳米粒子的蛋白质模板为水溶性高分子模板,所用的溶剂是水,污染小,在室温下反应,体现了绿色化学的优点,这为纳米材料的合成提供了一种新的思路。