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納米技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袔缀蹼S處可見，盡管幾乎不可能看到。納米結(jié)構(gòu)是在原子水平上經(jīng)過處理以獲得所需材料特性的材料。例如，它們用于電子、診斷和紡織品的表面處理。納米技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。

鑒于廣泛的使用領(lǐng)域，開發(fā)生態(tài)可持續(xù)的生產(chǎn)方法和納米技術(shù)材料變得很重要。今天使用的生產(chǎn)方法通常需要有限的自然資源。

“今天，納米結(jié)構(gòu)是由許多不同類型的金屬和源自化石燃料的材料制成的，”林奈大學(xué)化學(xué)教授 Ian Nicholls 解釋說。

Nicholls 和他的研究同事 Subramanian Suriyanarayanan 開發(fā)了由玉米、牛奶和小龍蝦殼中的天然原材料制成的納米結(jié)構(gòu)表面。這項發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上的研究表明，利用生物材料創(chuàng)造可持續(xù)的解決方案是可能的。

圖 1. (A) Z-LB1, (B) Z-LB3, (C) Z-LB8 和 (D) Z-AAM (120 nm 孔徑) 的 SEM 照片。(E) Z-MeOH 薄膜由甲醇制備，如表 1-SI 所示。圖片來源：DOI：10.1038/s41598-021-04001-4

林奈大學(xué)的新研究成果為未來納米技術(shù)的可持續(xù)生產(chǎn)開辟了道路，其中有限的自然資源可以被玉米和牛奶蛋白等替代。

隨時可用的材料

研究人員研究了三種可再生且容易獲得的原材料的可用性：玉米醇溶蛋白（一種在玉米中發(fā)現(xiàn)的天然蛋白質(zhì)）、酪蛋白（一種牛奶蛋白）和殼聚糖（一種存在于小龍蝦殼中的物質(zhì)）。結(jié)果表明，諸如此類的現(xiàn)成生物材料可用作納米結(jié)構(gòu)的原材料。

關(guān)于使用新生物材料的一個挑戰(zhàn)是如何隨著時間的推移保持材料的特性。為了解決這個問題，研究人員選擇將由玉米醇溶蛋白、酪蛋白和殼聚糖制成的納米結(jié)構(gòu)儲存六個月，然后研究它們的材料特性是如何變化的。

最重要的是，玉米蛋白玉米醇溶蛋白表現(xiàn)出穩(wěn)定的結(jié)果：六個月后，納米結(jié)構(gòu)的質(zhì)量沒有顯著差異，這表明了有希望的特性。然而，由酪蛋白和殼聚糖制成的納米結(jié)構(gòu)的結(jié)果并不好，它們并沒有表現(xiàn)出同樣好的穩(wěn)定性。

更多研究項目正在進(jìn)行中

盡管如此，該研究指出了未來在納米技術(shù)中替代化石燃料和金屬的可能性。更多的研究項目正在進(jìn)行中，以繼續(xù)研究使用可再生和現(xiàn)成原材料的可能性。

“納米技術(shù)產(chǎn)品對社會大有裨益，未來需求很可能會增加。因此，以資源高效和無化石的方式生產(chǎn)這些產(chǎn)品非常重要，我們通過研究，已經(jīng)證明是可能的，”尼科爾斯總結(jié)道。

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未來的納米材料：玉米、牛奶等天然原料將替代化石燃料和金屬