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寧波材料所在揭示新型DNA緩蝕分子作用機制方面取得進展

2019-07-05 10:21:42 作者：本網(wǎng)整理來源：中科院寧波材料所中科院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室分享至：

金屬材料的有效腐蝕防護是關(guān)乎國計民生的重大戰(zhàn)略，而緩蝕劑技術(shù)由于具備優(yōu)異的效果和良好的經(jīng)濟效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。一般認為具有更多的活性吸附中心的緩蝕分子會與金屬之間形成更強的螯合作用，進而可在金屬表面生成更穩(wěn)定的吸附膜。但緩蝕劑的分子結(jié)構(gòu)與腐蝕抑制性能之間具體的構(gòu)效關(guān)系如何，目前依然是緩蝕劑領(lǐng)域亟待解決的難題。

進入21世紀，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為世界各國的共識，從環(huán)境保護的角度來看，“綠色”緩蝕劑是如今的重要發(fā)展方向。因此研究對環(huán)境無公害的環(huán)境友好型緩蝕劑具有非常重要的學術(shù)價值和實用意義。作為一種綠色生物大分子，脫氧核糖核酸（DNA）含有許多配位原子的極性基團，在新型綠色緩蝕劑的應(yīng)用中具有巨大潛力。

近日，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所強玉杰通過系統(tǒng)的電化學測試、表面結(jié)構(gòu)表征、吸附等溫模型以及分子動力學模擬等方法系統(tǒng)研究了DNA分子對銅在硫酸溶液中的緩蝕性能及機理。實驗結(jié)果表明，DNA可以作為銅在硫酸介質(zhì)中的高效緩蝕劑，緩蝕效率可達90%以上，并在溫度升高以后依舊可保持優(yōu)異的緩蝕性能。且該緩蝕劑屬于陰極型緩蝕劑，會在銅表面生成一層致密的單分子膜，符合langmuir吸附等溫模型。DNA緩蝕膜在銅表面具有活性阻滯效應(yīng)，且為化學吸附為主的混合吸附模式。分子動力學模擬從分子層面上得出了DNA分子及其各組分在銅表面的穩(wěn)定吸附構(gòu)型及吸附強度，發(fā)現(xiàn)了腺嘌呤核苷酸在DNA緩蝕性能中所發(fā)揮的主導作用，從而為同類型緩蝕劑進一步的分子設(shè)計與應(yīng)用提供了理論指導。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Applied Surface Science, 2019, 492, 228-238。

在之前的工作中，強玉杰已經(jīng)通過電化學以及分子模擬技術(shù)相結(jié)合的方法，研究了一系列吲唑類化合物、咪唑基離子液體等含氮類有機分子對海工金屬材料的緩蝕性能及機理。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Colloid and Interface Science, 2016, 472, 52-59; Corrosion Science, 2017, 119, 68-78; Corrosion Science, 2017, 126, 295-304; Corrosion Science, 2018, 133, 6-16; Corrosion Science, 2018, 140, 111-121。其中兩篇文章入選了ESI高被引論文，一篇為Corrosion Science 2017年年度被引頻次最高文章，一篇為Corrosion Science 2018年年度被引頻次最高文章。

上述研究工作獲得國家杰出青年科學基金（51825505）、國家自然科學基金（21676035, 21878029）、廣東省揚帆計劃（2015YT02D025）等的資助。