亿万先生MR理学院资料生物学钻研所诸颖钻研员/陈静副钻研员团队结合上海交通大学樊春海院士/沈建磊副教授团队 ，香港中文大学（丽江）唐本忠院士等团队 ，共同研发了一种原子精确的纳米机械合成战术 ，通过度子界面工程技术成功克服了纳米界面热传导的卡皮查热阻（Kapitza resistance）效应 ，构建了超不变的光热纳米机械。该钻研成就近期颁发在《天然·资料》（Nature Materials）杂志上。
在纳米尺度上节造热能的产生及传导 ，对于能源、催化、肿瘤的诊疗及成像等领域而言 ，是一项沉要的科学问题。而现有的光热纳米资料受到结构可巢轮性、可加工性及生物相容性等限度。
金纳米团簇（Au NCs）由于其原子精确的空间结构和幼尺寸（通常为1-3纳米）等个性 ，成为一种新型的光热纳米资料。同时 ，Au NCs作为生物相容资料 ，可通过肝脏和肾脏渗出从幼鼠体内断根 ，合用于抗癌药物的体内输送。然而 ，这些幼尺寸纳米颗粒在光热剂利用中热不变性差 ，其重要原因是由于卡皮查热阻效应 ，即纳米颗粒-溶剂界面的热传导率较低 ，使得光引发下纳米颗粒内部产生的热能难以实时耗散到溶液中 ，导致资料过热并产生结构降解。
为了克服这一挑战性问题 ，钻研团队通过纳米界面分子工程技术调控Au NCs纳米颗粒的界面热传导率。通过将螺旋桨状、可自由旋转的分子转子TPE配体锚定到Au NCs的表表 ，设计了一种拥有原子精度的光热金纳米机械。在构建的纳米机械结构中 ，金核吸收光子 ，激活自由电子 ，电子-声子耦合推进界面热传输；而界面的TPE配体通过自动耗散将金核产生的热量耗散到溶液中。通过这一战术 ，成功构建了超不变的光热纳米机械 ，并将其成功利用于肿瘤光热医治。
单晶X-射线衍射技术证实了团簇表表的TPE配体出现一种手性螺旋分列形状 ，配体间的π-π, C-H···π 和 H···H相互作用有利于结构的不变性。固体核磁、变温核磁表征了局揭示团簇表表配体能够自由活动 ，且在高分子包裹环境及细胞环境中仍能维吃熹活动 ，为在生物系统中实现高效界面热传导提供了基础。飞秒瞬态吸收光谱批注 ，近红表的引发光首先引发金核内部的电子活动 ，自由活动电子通过电子-声子 ，声子-声子耦合等过程将引发能传递到表表配体 ，最终通过表表配体振动耗散到周围溶剂中。相迸宗无转子配体；さ亩哉胀糯卦5次光热循环后即产生显著的降解 ，超不变的光热纳米机械在20次光热循环后依然没有显著的结构变动。
这种原子精确的光热纳米机械阐发出显著的光热转化能力 ，其光不变性优于常用的光热剂 ，如金纳米棒和吲哚菁绿（ICG）。该团队还证了然纳米机械在细胞和幼鼠体内可能维吃熹结构和职能的齐全性 ，可用于荷瘤幼鼠的光热疗法中 ，实现了仅一次激光照射下的肿瘤热消融。这一概想验证尝试批注 ，这种可持续工作的光热纳米机械有望利用于纳米造作、散热、能量转换和肿瘤光热疗法等更宽泛的领域。
这项工作得到了国度天然科学基金委、科技部、上海市科委、新基石科学基金会等项主张赞助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-023-01721-y
