《Materials Science and Engineering: B》：Enhanced plasma-resistant Y
2O
3-Al
2O
3-B
2O
3 glasses via YF
3, CaF
2, and MgF
2 fluoride substitution: structural, thermal and mechanical properties
编辑推荐：
多苯基丙氨酸在PDMS微通道中通过电场诱导形成单方向微纳米管，对比电场有无条件下的形态差异，发现电场增强方向性但需注意场不均性，为生物传感器和光学器件开发提供新方法。
Giovana Bonano Carlos | Carla Carolina Silva Bandeira | André Mour?o Batista | Benjamin Osebi Elegbe | Eduardo C. Lima | Breno Marques | Herculano Martinho
自然与人类科学中心，巴西圣安德烈联邦大学（UFABC），Av. dos Estados, 5001, Santo André, 09210-580, SP, 巴西
摘要
二苯丙氨酸是一种二肽，以其能够在各种纳米环境中自组装成纳米管和纳米线而闻名。这些纳米结构具有独特的性质，使其适用于多种应用，如生物传感器和光学设备。本文报道了一种在微通道装置中生长单向二苯丙氨酸微/纳米管的方法，并讨论了其特性和潜在的诊断应用。微/纳米管是在聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物微通道中合成的，无论是否施加电场。形态分析显示，在这两种实验条件下，微通道内的微结构都可能实现定向排列。研究结果表明，PDMS微通道中可以有效地生成微/纳米管，同时观察到显著的形态差异和明显的单向性。尽管文献中有相关报道，但电场的应用并不能保证单向生长，因此需要特别注意电场的不均匀性。
引言
L,L-二苯丙氨酸（FF）（图1a）是一种由两个氨基酸组成的二肽，以其自组装能力而著称。这一特性使FF能够自发地形成多种纳米结构，包括纳米管、纳米线和纳米棒，而无需外部辅助[1]。
在水环境中，FF在溶剂的作用下可以形成稳定的纳米管和微管（FFMNTs）。此外，分子间相互作用（如氢键和芳香侧链之间的堆叠）对于理解自聚集现象至关重要，也是FF与鸟嘌呤-胞嘧啶二聚体等结合物的关键聚集机制[2]。二苯丙氨酸纳米结构的研究也非常重要，因为这种材料具有多种有趣的性质，包括刚性[3]、在紫外[4]和可见光区域的光致发光[5]、温度依赖性效应和热稳定性[6]以及非线性光学性质[7]。纳米管作为波导的能力也值得注意[8],[9]。此外，二苯丙氨酸纳米结构还表现出压电性[10]和其他电子性质[11]，使其适用于多种应用。
最近的研究表明，使用铜电极、聚丙烯（PP）带和聚二甲基硅氧烷（PDMS，图1b）基底通过缩合方法可以生长出各种FF纳米结构，包括纳米球、纳米片和纳米棒。该设备的目的是利用FF纳米材料的压电性质实现生命体征的实时监测[12]。
将自组装材料应用于生物传感器中，无论是用于诊断医学、医疗治疗还是通过生物光子学进行实时监测，都面临着一些挑战，这些挑战在近年来得到了研究。已经进行了多项研究，以产生单向排列的FFMNTs来实现这一目标。例如，通过紫外线/臭氧处理创建表面图案化的基底，可以生成具有不同间距的掩模，从而在这些硅基底上生长FFMNTs，实现纳米结构的定向发展[13],[14],[15]。通过单向蒸发诱导生长的方法，可以在基底上获得垂直排列的纳米森林；在外加磁场的作用下，还可以生长出水平排列的肽纳米管[16]。此外，还开发了一种基于液滴驱动自组装的方法，即先将基底垂直浸入FF溶液中，然后在控制的时间内将其取出[17],[18]。在外加电场的作用下，还可以开发出垂直于基底且平行于电场方向生长FFMNTs的技术，这些因素都与FF的电子性质有关[19]。
然而，据我们所知，目前缺乏关于在封闭微通道基底中使用有机溶剂乙酸而非刺激性溶剂（如HFP）并避免高温条件下实现FFMNTs单向生长的设备和基底的报道。类似的过程可以提高低成本技术的发展，并简化在封闭微通道中构建FFMNTs设备的工艺，以满足各种应用需求。
本研究重点介绍了一种新的方法，该方法在施加电场的PDMS微通道中合成和表征FFMNTs，以实现单向性。将在PDMS微通道中发展的微结构及其各种改性进行测试，以探索材料的光学和电子性质与其形态和FF化学成分之间的关系。这项研究旨在提高对微结构性质的调控能力，从而优化FFMNTs的应用性。
章节片段
微通道装置
使用Merck（德国）的Extran MA 02中性溶剂和Dinamica（巴西）的异丙醇清洗基底。制备PDMS样品时使用了Avipol双组分试剂盒：Silicone 8000/3.5 M和Catalyst 73（Pholiplac）。3D打印的基底由聚合物制成，同时使用了直径为0.5 mm和0.6 mm的金属棒。这些直径是微 pipette 和类似工具中常用的典型尺寸，因此被选中用于此实验。
结果与讨论
对在有无电场条件下微通道中生长的FFMNTs样品进行了光学显微镜观察（图3a–c和3d–f）。无论微通道的直径如何，都可以观察到整个微通道区域内都聚集有微管。由于FFMNTs的双折射性质，它们在偏振光下呈现明亮的外观，这与可能的非晶相形成对比。此外，我们观察到所有微/纳米管都呈现定向排列。
结论
如前所述，自组装纳米结构的研究在开发新材料、纳米材料和各种领域的设备方面具有重要意义。FF是一种具有广泛应用潜力的二肽，这得益于其纳米结构和自组装特性，以及该二肽的独特性质。
开发新的方法对于生长FFMNTs至关重要
CRediT作者贡献声明
Giovana Bonano Carlos：撰写 – 审稿与编辑、撰写原始草稿、数据可视化、验证、方法学设计、实验设计、资金筹集、数据分析、概念化。Carla Carolina Silva Bandeira：撰写 – 审稿与编辑、撰写原始草稿、数据验证、方法学设计、实验设计、数据管理、概念化。André Mour?o Batista：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、验证、方法学设计、数据分析、概念化。Herculano
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢巴西的Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico和Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia INTERAS（311933/2021-1/406761/2022-1）、Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior on PROEX（88887.818251/2023-00）提供的财政支持。同时，作者也感谢UFABC的多用户中心设施（CEM/UFABC）及其技术人员提供的实验支持。
