近日，英国剑桥大学一个团队使用一种叫作瓜胶(CB)的分子胶将微小的半导体纳米晶体(量子点)和金纳米颗粒结合起来，制作出一款纳米“相机”。当与待研究分子一起加入水中时，这些成分会在几秒钟内自我组装成一个稳定、强大的工具，可以实时监控化学反应。

　　这种相机在半导体中收集光，诱导像光合作用中发生的电子转移过程，这可以用金纳米粒子传感器和光谱技术进行监测。他们能够使用照相机观察以前尚未被直接观测到的化学物种。该平台可用于研究各种潜在应用的广泛分子，如改善光催化和光伏可再生能源。研究结果发表于《自然—纳米技术》。

　　在分子尺度上，大自然通过自我限制的过程控制着复杂结构的集合。然而，在实验室中模拟这些过程通常是耗时、昂贵和依赖于复杂的程序。该研究通讯作者、剑桥大学化学系教授Oren Scherman说：“为了开发具有更好性能的新材料，我们经常将不同的化学物质组合在一起，得到想要的具有性能的混合材料。但制造这些混合纳米结构是困难的，最终往往会出现不受控制的生长或不稳定的材料。”

　　Scherman和来自剑桥大学卡文迪什实验室、伦敦大学学院的合作者开发的新方法使用了瓜胶—— 一种与半导体量子点和金纳米粒子都有强烈相互作用的分子胶。研究人员利用小型半导体纳米晶体来控制较大纳米粒子的组装，他们创造了界面自限制聚集的过程，使可渗透、稳定的混合材料与光相互作用。用摄像机可观察光催化和跟踪光诱导的电子转移。

　　为了制作纳米相机，该团队将单个组件和他们想要观察的分子添加到室温下的水中。以前，在没有量子点的情况下，当金纳米粒子与分子胶混合时，其组分会无限聚集并从溶液中脱落。然而，根据研究人员开发的策略，量子点调节这些纳米结构的组装，以便半导体-金属混合材料控制和限制自己的大小和形状。此外，这些结构能保持稳定数周。

　　当研究人员将这些成分混合在一起时，该团队使用光谱学实时观察化学反应。利用摄像机，他们能够观察自由基种类的形成(一种带有未配对电子的分子)以及它们组合的产物，如其中两个自由基形成可逆的碳碳键。后一种物种曾被理论化，但从未被观察到。

　　Scherman实验室的研究人员目前正致力于进一步开发这些杂交植物，使其朝着人工光合系统和(光合成)催化方向发展。在这些系统中可以直接实时观察到电子转移过程。该团队还在研究碳碳键形成的机制以及用于电池应用的电极界面。