如何指挥和控制纳米粒子的自组装是纳米技术领域的关键科学问题。近期，密歇根大学的研究团队发现了一种能够将流体中聚集的纳米晶体转化为自由浮动纳米薄片的方法，这种方式与生命有机体中蛋白质自组装过程有着高度相似性。

该研究建立了蛋白质与纳米粒子自组装机制之间的关键联系。化学工程与材料科学教授Sharon Glotzer指出，这一突破为从下而上地聚集材料，应用于药物递送和能源等领域提供了新的思路。博士后研究员Kotov补充道，掌握纳米粒子的自组装力量将推动光捕获装置和新型纳米药物的开发。

研究发现，纳米薄片由碲化镉（CdTe）晶体组成，宽度约2微米，厚度约为人类头发的1/5。在紫外光照射下，薄片可呈现从鲜绿色到深红色的多种颜色。此前科学家只能在两种流体界面获得纳米薄片，而此次突破首次实现在单一流体表面上制备纳米薄片。

该项研究始于Kotov实验室，团队最初在实验中偶然发现了薄片，但无法确定其形成机制。通过对生命体内S-layer蛋白质自组装的研究，团队逐步建立了蛋白质与纳米粒子自组装力量的对应关系。S-layer蛋白质是细菌和古菌最外层的膜蛋白，能够在表面形成正方形、六角形等结构的薄片。

Glotzer团队利用计算机建模和仿真，发现CdTe纳米晶体的独特形状增强了异向性相互作用，促使二维薄片的形成。Kotov团队的实验进一步证实，任何一种关键力量的缺失都无法形成薄片，验证了理论预测。

自组装是生物分子组织序列形成的基本自然原则。Glotzer认为，合理设计模块并利用自组装机制，有望在功能纳米材料和设备制造领域取得突破，相较于传统制造方法具有显著优势。

背景资料：密歇根大学工程学院在美国工程学院中处于领先地位，拥有11个系和两个NSF工程研究中心，重点研究纳米科技、综合性微系统、多孔与分子生物技术及信息技术。学院致力于推动学术发展和尖端研究，以提升公共健康与社会福利。

参考文献：密歇根大学工程学院新闻