據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造出一種新型的粒子,其直徑只有人類頭發(fā)的一百分之一長(zhǎng),并且會(huì)自發(fā)地融合進(jìn)類似來(lái)自原子的微粒結(jié)構(gòu)中。而一旦集合或自我組裝起來(lái),它們便會(huì)創(chuàng)造出一種前所未見(jiàn)的結(jié)構(gòu),這樣的結(jié)構(gòu)可運(yùn)用在光學(xué)材料和陶制品之中。
據(jù)了解,來(lái)自美國(guó)紐約大學(xué)(New York University),哈弗大學(xué)工程應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(the Harvard School of Engineering&Applied Sciences)、哈佛物理學(xué)系(the Harvard Department of Physics)以及美國(guó)陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company)的有關(guān)人員,組成了開(kāi)發(fā)該粒子的研究團(tuán)隊(duì)。
該方法的重點(diǎn)是對(duì)懸浮在液體培養(yǎng)基中膠體的融合。而膠體分散系則組成了人們?nèi)粘I钪械亩喾N物品,比如油漆、牛奶、凝膠、玻璃以及陶瓷等。但科學(xué)家稱膠體還可以組成很多其他物品,只是現(xiàn)在還未被開(kāi)發(fā)出來(lái)而已。
此前,科學(xué)家已成功利用膠體建立出初級(jí)構(gòu)造,但利用膠體設(shè)計(jì)并組裝復(fù)雜的3D構(gòu)造卻受到了限制。受限的部分原因是因?yàn)槿鄙倬哂蟹较蛐缘恼澈蟿?,它可以有效控制粒子的自我組裝,并在保持其構(gòu)造完整的情況下,提高由膠體制品的復(fù)雜性。類似原子和分子等這些裝配材料,在自然界中充當(dāng)著建筑基石的作用很普遍,但膠體還很少被當(dāng)做主要材料使用。
據(jù)該項(xiàng)目的合作人之一,來(lái)自紐約大學(xué)的化學(xué)教授馬庫(kù)斯-威克(Marcus Weck)稱:我們創(chuàng)造粒子的方法實(shí)際上是將自然界對(duì)原子的一些特性運(yùn)用在了膠體領(lǐng)域中。
而來(lái)自哈佛大學(xué)化學(xué)工程和物理學(xué)院(Chemical Engineering and Physics at Harvard)的副教授維諾森-馬若哈然(Vinothan Manoharan)稱:化學(xué)家有一整套原子周期表,供他們?cè)诤铣煞肿雍途w的時(shí)候選擇使用。我們想開(kāi)發(fā)一種類似于建筑材料的粒子,可以制造出更大的分子和晶體。
在開(kāi)發(fā)具有這樣性質(zhì)的膠體時(shí),研究人員設(shè)計(jì)出可以形成方向性粘合劑的化學(xué)補(bǔ)丁,這樣在組裝3D點(diǎn)陣時(shí)則無(wú)需擔(dān)心將粒子不會(huì)緊緊聯(lián)系在一起,這對(duì)許多先進(jìn)材料來(lái)說(shuō)是十分重要的設(shè)計(jì)。因?yàn)闆](méi)有方向性粘合劑,這些構(gòu)造十分不穩(wěn)定。
此實(shí)驗(yàn)的絕妙之處便是科學(xué)家們利用一條DNA的單鏈,在化學(xué)補(bǔ)丁中建立了粘合能力。據(jù)了解,這根DNA單鏈相當(dāng)于是將化學(xué)補(bǔ)丁粘合起來(lái)的粘性末端。
據(jù)紐約大學(xué)物理教授大衛(wèi)-派恩(David Pine)稱:這也就意味著我們只能依靠這種化學(xué)補(bǔ)丁來(lái)創(chuàng)造粒子,然后我們可以將這些粒子編程,設(shè)計(jì)出只符合這種化學(xué)補(bǔ)丁的特殊粒子種類。這給我們?cè)O(shè)計(jì)3D構(gòu)造帶來(lái)了極大的靈活性。
研究人員又稱,化學(xué)補(bǔ)丁中的DNA交互作用具有特殊性,這也就說(shuō)其創(chuàng)造出的膠體也具有不同的屬性、尺寸、顏色、化學(xué)功能或是導(dǎo)電性能,而這會(huì)創(chuàng)造出新的材料。比如3D有線電網(wǎng)或是光子晶體,他們會(huì)加強(qiáng)一部分消費(fèi)產(chǎn)品的光學(xué)顯示屏的的特性,同時(shí)也會(huì)提高電腦芯片的速度。
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