麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家們通過(guò)從自然界和合成纖維凱夫拉（Kevlar）的形成方式中獲得一些靈感，開(kāi)發(fā)出了“自組裝”納米帶，他們說(shuō)這種納米帶比鋼鐵還要堅(jiān)固?？茖W(xué)家們說(shuō)，憑借其獨(dú)特的一系列特性和制造手段，這些新型材料可以找到各種用途，從水過(guò)濾到為電子設(shè)備供電。

“自組裝”納米帶的部分靈感來(lái)自于分子可以自行組裝成膜或自然界中其他重要結(jié)構(gòu)的方式。然而，用工程分子來(lái)重現(xiàn)這種情況并不簡(jiǎn)單，科學(xué)家們通過(guò)讓它們?cè)谒凶越M裝的方式取得了一些成功，不過(guò)這也是他們之前遇到的麻煩。

“這些基于小分子的材料往往退化得相當(dāng)快，”麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系助理教授Julia Ortony解釋道?！岸宜鼈兊幕瘜W(xué)性質(zhì)也不穩(wěn)定。當(dāng)你去除水時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)崩潰，特別是當(dāng)施加任何形式的外力時(shí)?！?/p>

在幾年的時(shí)間里，Ortony和她的團(tuán)隊(duì)一直在研究一類(lèi)新的小分子，他們希望能夠解決這些缺點(diǎn)，現(xiàn)在他們已經(jīng)找到了一個(gè)解決方案。這些分子的特點(diǎn)是，外側(cè)部分是親水的，喜歡與水相互作用，內(nèi)側(cè)部分是疏水的，不喜歡與水相互作用，中間有很強(qiáng)的受凱夫拉啟發(fā)的氫鍵，使它們能夠與其他分子緊密結(jié)合。

團(tuán)隊(duì)在試錯(cuò)后想出了這個(gè)配方，涉及幾十個(gè)分子設(shè)計(jì)，但發(fā)現(xiàn)這個(gè)配方最適合。這是因?yàn)槭杷魏陀H水段的微妙混合，以及密集的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，使得各個(gè)分子在水中以恰到好處的方式移動(dòng)，因?yàn)橛行┎糠直灰后w吸引，而另一些則被排斥，盡管所有分子都相當(dāng)強(qiáng)烈地相互依附。

當(dāng)加入水后，分子會(huì)自行組合成僅有納米厚的長(zhǎng)絲帶，被發(fā)現(xiàn)比鋼鐵還堅(jiān)固。然后，這些絲帶被拉伸成長(zhǎng)長(zhǎng)的線(xiàn)，可以被晾干和處理，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它們可以承受的重量是其自身重量的200倍。這種材料還擁有令人難以置信的高表面積，每克材料的表面積達(dá)到200平方米。

“這種高表面質(zhì)量比為通過(guò)用更少的材料進(jìn)行更多的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的小型化提供了希望，”該研究的第一作者Ty Christoff-Tempesta解釋說(shuō)。

這些類(lèi)型的高表面積材料具有很大潛力的一個(gè)領(lǐng)域是在水凈化方面。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)通過(guò)將某些分子涂覆在絲帶中，并利用它們將鉛和砷等重金屬?gòu)谋晃廴镜乃欣鰜?lái)，來(lái)探索這些可能性。科學(xué)家們還在研究絲帶如何形成先進(jìn)的電子設(shè)備和電池的一部分，不過(guò)他們指出，現(xiàn)在研究還處于早期階段。

“我們很興奮地看到，我們對(duì)分子結(jié)構(gòu)的修改確實(shí)被分子的集體行為所放大，創(chuàng)造了具有極其強(qiáng)大機(jī)械性能的納米結(jié)構(gòu)，”O(jiān)rtony說(shuō)?！跋乱徊?，找出最重要的應(yīng)用，將是令人興奮的?！?/p>

該研究發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》雜志上。
責(zé)編AJX