M13球体模板尖刺金纳米珠的电子显微镜图像与相应的图解说明。

该竞赛正在寻找能够精确地安排分子和纳米尺度物体的制造技术。

加利福尼亚大学里弗赛德分校的工程师改变了一种病毒，将金原子排列成直径几纳米的球状体。这一发现可以使一些电子元件的生产更便宜，更容易，更快捷。

“自然界几千年来一直在组装复杂，高度组织化的纳米结构，其精确性和特异性远远超过最先进的技术方法，”URA Marlin and Rosemary Bourns工程学院电气和计算机工程教授Elaine Haberer说道，他是高级作者。描述突破的论文。“通过了解和利用这些功能，这种非凡的纳米级精度可用于定制和构建具有先前无法实现的性能的高级材料。”

病毒以多种形状存在，并含有多种与分子结合的受体。遗传修饰受体以结合电子学中使用的金属离子导致这些离子“粘附”到病毒上，产生相同大小和形状的物体。该方法已用于生产用于电池电极，超级电容器，传感器，生物医学工具，光催化材料和光伏器件的纳米结构。

病毒的自然形状限制了可能的金属形状的范围。大多数病毒可以在不同的情况下改变数量，但抵制其基本架构的戏剧性改变，允许其他形式。

然而，M13噬菌体更灵活。噬菌体是一种感染细菌的病毒，在这种情况下是革兰氏阴性细菌，例如大肠杆菌，它在人和动物的消化道中普遍存在。经遗传修饰以与金结合的M13噬菌体通常用于形成长的金色纳米线。

对M13噬菌体感染过程的研究表明，病毒可以在与水和氯仿相互作用时转化为球状体。然而，到目前为止，M13球体已经完全未被探索为纳米材料模板。

Haberer的团队为M13球体添加了金离子溶液，创造了尖刺和空心的金纳米棒。

“我们工作的新颖之处在于病毒模板的优化和演示，克服了与大多数其他病毒相关的几何限制，”Haberer说。“我们使用简单的转换过程使M13病毒合成直径为几十纳米的无机球形纳米壳，以及长度接近1微米的纳米线。”

研究人员正在使用金纳米棒通过增强的光催化行为去除废水中的污染物。

该工作增强了M13噬菌体作为纳米材料合成支架的效用。研究人员认为，论文中描述的M13噬菌体模板转化方案可以扩展到相关的噬菌体。

该论文“M13噬菌体球体作为定向合成尖刺金纳米结构的支架”发表在7月21日的Nanoscale杂志上。其他作者均在UCR工作，包括材料科学与工程博士生Tam-Triet Ngo-Duc;Joshua M. Plank，电气和计算机工程博士生;陈公德，化学与环境工程博士生;Reed ES Harrison，生物工程博士生;Dimitrios Morikis，生物工程学教授;刘海州化学与环境工程系教授。

该项目得到了美国海军研究办公室的奖项编号N00014-14-1-0799的支持。