美国西北大学Monica Olvera de la Cruz团队揭示了浓缩电解质中带电纳米粒子组装的再膨胀过程。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
研究团队使用非碱基配对DNA包覆纳米颗粒（DNA-NP），分析浓盐溶液中的静电相互作用。这些DNA-NP在足够的二价阳离子浓度的溶液中能够形成胶体晶体，尽管它们自身带负电荷。研究人员利用小角X射线散射（SAXS），在CaCl2、MgCl2和SrCl2水溶液的整个可达浓度范围内研究了这种DNA-NP的组装过程。SAXS结果表明，组装结构的结晶度和物相随阳离子类型的不同而变化。在低盐度下，聚集体与添加的离子收缩，然后在高于阳离子依赖的阈值盐浓度时开始膨胀。广角X射线散射（WAXS）揭示了高盐浓度下溶液中离子之间增强的位置相关性。
通过分子动力学模拟，研究人员发现这些离子-离子相互作用使离子构型的有利性低于体溶液的有利性。在介电常数较低的溶液中进行的测量表明，离子耦合同时增加，聚集体膨胀开始时的浓度降低，从而证实了这些现象之间的联系。
这项研究工作表明，带电物体之间的相互作用在浓盐溶液中继续不断演化，这一现象在经典理论中通常被忽略不计。
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https://doi.org/10.1073/pnas.2316537121