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轻工学院徐永建教授在国际顶级期刊《ACS Nano》上发表论文

2022-06-13 17:06 文、图/祝萌

近日,我院徐永建教授团队在国际材料领域顶级期刊《ACS Nano》(IF=15.881)上发表题为“Cellulose Hollow Annular Nanoparticles Prepared from High-Intensity Ultrasonic Treatment”的研究论文。目前已知棒状形貌纳米纤维素(R-CNC)、纤维素纳米纤丝(CNF)、球形纳米纤维素(SNC)以及片状纳米纤维素(CNS)四种形貌的纳米纤维素。论文首次报道了一种中空环状纤维素纳米晶( HTA-CNCs ),该研究补充完善了纤维素基础理论,拓宽了纤维素纳米晶的研究方向,为其高附加值应用奠定了基础。陕西科技大学为第一通讯单位,硕士研究生高敏兰为第二作者,博士研究生张永奇为第三作者,徐永建教授为第一作者和第一通讯作者,宁璐璐副教授是共同通讯作者。

目前的研究表明,R-CNC在特定条件下可以转换成环状拓扑结构HTA-CNC。球差校正透射电子显微镜结果表明,HTA-CNC的尺寸特征:环直径10.0-30.0 nm,环壁宽度3.0-4.0 nm,环厚度2.0-5.0 nm。FT-IR光谱及拟合结果表明,HTA-CNC的三种氢键数量减少,游离OH增加。拓扑形貌HTA-CNCs的结构和氢键变化趋势,分子动力学模拟与FT-IR拟合结果趋势一致,结晶区结构松弛,氢键总量减少了约30%;拓扑形貌形成过程中纤维素分子链苷键键角Tau(C4-O4-C1)及苷键夹角Phi(O5-C1-O4-C4)和Psi(C1-O4-C4-C5)发生了变化。从整体势能上看,HTA-CNC的能量高于R-CNCs,环化需要外力做功,将动能转化为势能,环化过程中形貌结构改变所带来的熵增可能是稳定环状结构的因素。

中空无机/金属纳米粒子是良好的药物输送载体,这得益于其空心结构。论文报道的这种新形貌结构的CNC,具有典型的中空环状拓扑结构,在药物缓释、输送等领域具有良好的应用前景。

文章链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.1c11167


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