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Antifreezing Hydroxyl Monolayer of Small Molecules on a Nanogold Surface
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-06-13 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01267 Zhongxiang Ding 1 , Chao Wang 2 , Baomei Zhou 1 , Mengke Su 1 , Shixuan Yang 1 , Yuzhu Li 1 , Cheng Qu 1 , Honglin Liu 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-06-13 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01267 Zhongxiang Ding 1 , Chao Wang 2 , Baomei Zhou 1 , Mengke Su 1 , Shixuan Yang 1 , Yuzhu Li 1 , Cheng Qu 1 , Honglin Liu 1
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The rational design of ice recrystallization inhibition (IRI) materials is challenging due to the poor understanding of the IRI mechanism at the molecular level. Here we report several new findings about IRI. (1) A dense hydroxyl monolayer of small molecules, e.g. 6-aza-2-thiothymine (ATT), adsorbed on a nanogold surface was demonstrated, for the first time, to have IRI activity. Five structural analogues adsorbed on groups nanogold with outward hydroxyl or methyl were created to evidence the origin of IRI activity. (2) Their IRI mechanism is closely related to the density of hydroxyls on a nanogold surface. However, the hydrophobic interaction in our model is not essential for macroscopic IRI activity. (3) A molecular dynamics simulation elucidates the hydroxyl density dependent IRI trajectories underlying the experimental observations, and the radial distribution function reveals that the methyl even slightly hinders the formation of hydrogen bonding due to a hydrophobic interaction. This work sheds more light on the IRI mechanism that should help in the customization of novel IRI materials.
中文翻译：
纳米金表面小分子的抗冻羟基单层
由于在分子水平上对 IRI 机制的了解不足，冰再结晶抑制 (IRI) 材料的合理设计具有挑战性。在这里，我们报告了一些关于 IRI 的新发现。(1) 首次证明吸附在纳米金表面上的小分子致密羟基单分子层，例如 6-aza-2-thiothymine (ATT)，具有 IRI 活性。五种结构类似物吸附在具有外向羟基或甲基的纳米金基团上，以证明 IRI 活性的起源。(2)它们的IRI机制与纳米金表面的羟基密度密切相关。然而，我们模型中的疏水相互作用对于宏观 IRI 活性不是必需的。(3) 分子动力学模拟阐明了实验观察背后的羟基密度依赖性 IRI 轨迹，并且径向分布函数表明，由于疏水相互作用，甲基甚至略微阻碍了氢键的形成。这项工作进一步阐明了 IRI 机制，该机制应有助于定制新型 IRI 材料。
更新日期：2022-06-13
中文翻译：
纳米金表面小分子的抗冻羟基单层
由于在分子水平上对 IRI 机制的了解不足，冰再结晶抑制 (IRI) 材料的合理设计具有挑战性。在这里，我们报告了一些关于 IRI 的新发现。(1) 首次证明吸附在纳米金表面上的小分子致密羟基单分子层，例如 6-aza-2-thiothymine (ATT)，具有 IRI 活性。五种结构类似物吸附在具有外向羟基或甲基的纳米金基团上，以证明 IRI 活性的起源。(2)它们的IRI机制与纳米金表面的羟基密度密切相关。然而，我们模型中的疏水相互作用对于宏观 IRI 活性不是必需的。(3) 分子动力学模拟阐明了实验观察背后的羟基密度依赖性 IRI 轨迹，并且径向分布函数表明，由于疏水相互作用，甲基甚至略微阻碍了氢键的形成。这项工作进一步阐明了 IRI 机制，该机制应有助于定制新型 IRI 材料。
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