纳米科学与技术的发展已经取得了相当的进步。在实验室里,已经能够采用不同的方法可控合成具有不同形态和结构的纳米尺度物质,它们可以是点、球、线、方块、核壳结构等,且已展现出广泛的应用前景。近几年来,为了使纳米科技得到更广泛的应用,人们尝试对这些纳米尺度的粒子实行纳米以上层次的多尺度分级组装,从而形成具有特殊功能的目标材料。目前的方法大多用物理学的方法,如图案法,往往得到的多级结构只是形貌特别,而不具有应用价值。事实上,自然界已为我们提供了绝好的范例,完美精致的生物材料告诉我们复杂功能的实现大多必然经历由小到大的多尺度分级有序自组织协同过程。因此,有目的的设计有机大分子或选择特定的天然生物大分子如蛋白质、DNA等来介导无机纳米粒子的分级有序组装,形成结构多样的有机/无机杂化的多级纳米结构,并研究其形成过程具有重要的意义。 我们的实验体系采用蛋白质作为添加物,利用仿生合成方法,可控合成难溶无机盐的多级组装复合物,并对其机理进行详细的探讨。这对于多级组装功能材料的仿生合成和认识生命体系内的矿化过程有着重要的意义。 本论文的主要内容可概括分为以下三个方面： 第一,选取牛血清白蛋白、胰蛋白酶、牛血红蛋白、胃蛋白酶、大豆胰岛素抑制剂、糜蛋白酶等作为添加物,用气体扩散方法使难溶钙盐在蛋白质作用下结晶,成功合成了具有多种形貌的碳酸钙多级纳米组装体。 第二,利用缓慢释放无机离子的方法进行硫化银的仿生合成,最终得到了不同形貌的纳米硫化银。通过跟踪硫化银纳米棒生长实验过程,我们发现了一个有趣的晶体生长现象--相邻粒子经过转动达到晶面方向一致,然后进行熔结形成单晶,我们把它称之为转动定向连接,并对这一实验现象进行了合理解释。 第三,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、化学成分能谱分析(EDS)、热重.差热分析(TG-DTA)、红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)和圆二色谱(CD)对产物的晶型、形貌和组成进行表征；结果表明蛋白质和多级组装体形成过程中存在协同作用。 上述研究结果不仅丰富了现有的结晶机理,而且对于理解生物矿化中的界面分子识别本质以及有机基质和无机物结晶过程的协同作用有着重要的意义。由于合成的多级组装体是无机物和蛋白质的杂化材料,具有优良的生物相容性,有的具有优良的光学性质,可能具有良好的生物学应用前景。