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科学家造出“自我组装”粒子 可用于制造新材料

2012年11月05日09:41
来源:搜狐科学
科学家已经创造出一种新型的粒子,其直径只有人类头发的一百分之一长,并且会自发地融合进类似来自原子的微粒结构中。
科学家已经创造出一种新型的粒子,其直径只有人类头发的一百分之一长,并且会自发地融合进类似来自原子的微粒结构中。


  【搜狐科学消息】据国外媒体报道,科学家已经创造出一种新型的粒子,其直径只有人类头发的一百分之一长,并且会自发地融合进类似来自原子的微粒结构中。而一旦集合或“自我组装”起来,它们便会创造出一种前所未见的结构,这样的结构可运用在光学材料和陶制品之中。

  据了解,来自美国纽约大学(New York University),哈弗大学工程应用科学学院(the Harvard School of Engineering&Applied Sciences)、哈佛物理学系(the Harvard Department of Physics)以及美国陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的有关人员,组成了开发该粒子的研究团队。

  该方法的重点是对悬浮在液体培养基中胶体的融合。而胶体分散系则组成了人们日常生活中的多种物品,比如油漆、牛奶、凝胶、玻璃以及陶瓷等。但科学家称胶体还可以组成很多其他物品,只是现在还未被开发出来而已。

  此前,科学家已成功利用胶体建立出初级构造,但利用胶体设计并组装复杂的3D构造却受到了限制。受限的部分原因是因为缺少具有方向性的粘合剂,它可以有效控制粒子的自我组装,并在保持其构造完整的情况下,提高由胶体制品的复杂性。类似原子和分子等这些装配材料,在自然界中充当着建筑基石的作用很普遍,但胶体还很少被当做主要材料使用。

  据该项目的合作人之一,来自纽约大学的化学教授马库斯-威克(Marcus Weck)称:“我们创造粒子的方法实际上是将自然界对原子的一些特性运用在了胶体领域中。”

  而来自哈佛大学化学工程和物理学院(Chemical Engineering and Physics at Harvard)的副教授维诺森-马若哈然(Vinothan Manoharan)称:“化学家有一整套原子周期表,供他们在合成分子和晶体的时候选择使用。我们想开发一种类似于建筑材料的粒子,可以制造出更大的分子和晶体。”

  在开发具有这样性质的胶体时,研究人员设计出可以形成方向性粘合剂的化学“补丁”,这样在组装3D点阵时则无需担心将粒子不会紧紧联系在一起,这对许多先进材料来说是十分重要的设计。因为没有方向性粘合剂,这些构造十分不稳定。

  此实验的绝妙之处便是科学家们利用一条DNA的单链,在化学“补丁”中建立了粘合能力。据了解,这根DNA单链相当于是将化学“补丁”粘合起来的“粘性末端”。

  据纽约大学物理教授大卫-派恩(David Pine)称:“这也就意味着我们只能依靠这种化学补丁来创造粒子,然后我们可以将这些粒子编程,设计出只符合这种化学补丁的特殊粒子种类。这给我们设计3D构造带来了极大的灵活性。”

  研究人员又称,化学“补丁”中的DNA交互作用具有特殊性,这也就说其创造出的胶体也具有不同的属性、尺寸、颜色、化学功能或是导电性能,而这会创造出新的材料。比如3D有线电网或是光子晶体,他们会加强一部分消费产品的光学显示屏的的特性,同时也会提高电脑芯片的速度。(尚力)

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