水有助于生物纤维的组装,可以捕捉阳光。

出版时间:周二,9月13日,2016—19:02 在里面物理化学

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阿贡国家实验室的一项新研究表明,水可以起到以前未被发现的作用,帮助胶束聚结,自发形成长纤维。这项研究有助于科学家们了解集光分子在胶束纤徳赢手机版维组装过程中是如何融入胶束纤维的。这将是理解人工光合作用某些形式的关键一步。
罗伯特·霍恩/阿贡国家实验室

说到水,有些材料有着分裂的个性——其中一些材料可能是利用太阳能的新方法的关键。这些小的有机分子组合的部分是疏水的,或者怕水,其他部分是亲水的,或者爱水。因为他们的分裂性,胶束把自己组织成球体,使它们的亲水性部分显现出来,而它们的疏水性部分被屏蔽在里面。

美国的一项新研究能源部(DOE)的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)已经表明,水可以发挥另一个先前未被发现的作用,因为这些胶束会自发地聚结形成长纤维。

在由阿贡纳米科学家Subramanian Sankarana徳赢手机版rayanan和化学家Christopher Fry领导的一项研究中,两个阿贡的纳米材料中心,超级计算机模拟和实验室实验表明,水是胶束纤维生长的隐形笼。

这项研究有助于科学家们了解集光分子在胶束纤徳赢手机版维组装过程中是如何融入胶束纤维的。这将是理解人工光合作用某些形式的关键一步。

“到现在为止,试图了解采光分子的结合位置,就像试图观察一个方形的木栓如何能与一个圆孔相匹配一样,”Sankaranarayan说。“通过观察胶束纤维自组装的方式,我们可以更好地了解这些采光系统是如何形成的。”

虽然胶束可以由几种不同类型的有机分子组成,阿贡研究专门研究了由氨基酸链组成的分子。当胶束形成时,胶束附近的水变成“强有序”,这意味着水分子的取向都是相同的。这种强烈的排列导致了β板的形成,它们是胶束纤维生长的平面蛋白质区。

在研究的实验部分,阿贡化学家克里斯托弗·弗莱利用Sankaranarayanan的计算结果,研究了一类被称为锌卟啉的采光分子是如何融入到纤维中的。

弗莱说:“模拟得出的结果告诉了我在实验室关注的领域。”“我能够探究水对整个自组装过程的一些影响,这是我们以前在实验室里没有关注过的。”

胶束周围的水使结构稳定,这使得测试版能够提供增长平台,”Sankaranarayan补充道。“水越有序,纤维越稳定。”

为了有效模拟胶束和胶束纤维的生长,Sankaranarayanan和他的同事阿贡领导力计算设施(ALCF)在MIRA上使用了两种建模方法,阿贡的10petaflop超级计算机。他们都进行了粗粒度模拟,在相当长的一段时间内表现出更为普遍的动力,以及原子模拟,它显示了单个水分子在很短时间内的运动。

“你需要这两种观点,为了能够在它们之间快速切换,为了真正了解胶束纤维是如何形成的。

根据Fry的说法,研究的下一步将涉及使用模板来同时组装纤维和采光分子,使它们自然嵌入纤维基质中。如果成功,这一进展可能是某些太阳能电池有机成分改进的基础。“我们能制造出一种能成为更高效太阳能电池一部分的材料吗?这就是问题所在,”弗莱说。“关键在于能够使用小vwin徳赢app下载肽来调节效率。”

CNM和ALCF都是DOE科学用户设施办公室。

基于研究的论文,8月24日出版的《水的有序控制肽双亲自组装中胶束纤维形成的动态平衡》。自然传播.

来源:美国能源部/阿贡国家实验室

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