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重点实验室在纳米材料转化过程稳定同位素分馏方面取得重大突破

发布时间:2016-06-21 09:23:00

环境化学与生态毒理学国家重点实验室近期在纳米材料转化过程同位素分馏方面取得重大突破,研究成果日前在线发表于Nature Nanotechnology,doi: 10.1038/nnano.2016.93; Impact Factor=35.267。环境化学与生态毒理学国家重点实验室为该工作唯一完成单位,博士研究生陆达伟为第一作者,刘倩、江桂斌为责任作者。

       该研究采用了天然稳定同位素来研究环境中纳米材料的过程和来源。研究人员首次发现了纳米银在自然转化过程中的稳定同位素分馏现象,通过多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定了纳米银在转化过程中天然银同位素组成的极细微变化。研究发现不同的环境过程能够导致不同的银同位素分馏效应,进而通过同位素变化揭示了纳米银在自然水体中的转化途径与机理。这种基于天然同位素组成的研究方法完全不同于常规的基于浓度或粒度的研究方法,不但可以提供反应过程中不依赖于浓度的多维信息,而且无需添加任何人为标记物或放射性标记物,因此为纳米研究提供了一种全新的研究手段。尤其是对于大时空尺度、难以人为加标的体系,该方法提供了一个可行的研究途径。该研究也将稳定同位素技术拓展到一个新的应用领域。
       特别值得一提的是,研究人员发现人工纳米材料与天然纳米材料在一些环境过程中具有显著不同的同位素分馏效应。这一现象为甄别环境中纳米材料的来源提供了一种潜在的方法,从而为更准确的环境纳米毒理学研究提供了可能。
       这一工作被Nature Nanotechnology审稿专家高度评价为“一项开创性的里程碑式的工作——a pioneering landmark study”。Nature Nanotechnology同期以“Nanoecotoxicology: Nanoparticle behaviour dissected”为题专门配发了两页篇幅的news and views评论文章,对该工作的背景和科学意义进行了详细解读,认为“这一发现具有相当的重要性——the importance of the findings reported is substantial”,“这一开创性的工作证明了纳米材料的同位素分馏值得深入研究——the pioneering work of Liu and colleagues has demonstrated that this (isotopic analysis of nanoparticles) is an issue worth looking at”。
       该研究组在环境纳米材料方面已开展了系列研究工作,前期工作中发明了一种基于毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱在线联用(CE-ICP-MS)的纳米材料表征新方法,可在单次检测中完成复杂环境介质及消费产品中纳米材料的种类鉴定、尺寸分布表征和相关离子检测,相关论文已以VIP paper发表于化学类顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 14476-14479),成为继传统电镜、光散射技术之外的一种新的纳米材料表征技术。
       该研究得到了国家自然科学基金委、中科院环境健康先导专项、科技部973项目及中科院青年创新促进会的支持。
 
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通过银稳定同位素分馏揭示自然水体中纳米银的天然转化过程
 

2016年06月21日