作者瑞秋·哈里森，纽约大学 在左边，用扫描电子显微镜对微小的晶体进行成像，区分出由球形聚苯乙烯珠组成的单个构件
在右边，较大的晶体用普通的iPhone相机成像，显示出类似天然蛋白石的明亮颜色
荣誉:西奥多·休克尔，NYU萨卡纳实验室 根据纽约大学化学家领导并发表在《自然》杂志上的一项新研究，仅使用静电荷，普通微粒就能自发地组织成高度有序的晶体材料——相当于食盐或蛋白石
“我们的研究为可用于制造新功能材料的自组装过程带来了新的曙光，”NYU大学化学副教授、该研究的资深作者斯特凡诺·萨卡纳说
自组装是一个微小颗粒相互识别并以预定方式结合的过程
在触发事件或条件改变后，这些粒子聚集在一起，自发地组装成有用的东西
编程粒子以特定方式组装的一种方法是用DNA链包裹它们；遗传密码指示粒子如何以及在哪里相互结合
然而，因为这种方法需要大量的脱氧核糖核酸，所以可能很昂贵，并且仅限于制作非常小的样本
在《自然》杂志的研究中，研究人员采用了一种更简单的方法进行自我组装
他们没有使用脱氧核糖核酸，而是使用了静电荷
萨卡纳解释说，这个过程类似于将盐混合到一锅水中的过程
当盐加入水中时，微小的晶体溶解成带负电荷的氯离子和带正电荷的钠离子
当水蒸发时，带正电和负电的粒子重新结合成盐晶体
“我们没有使用盐中的原子离子，而是使用了大几千倍的胶体粒子
萨卡纳说:“当我们在合适的条件下将胶体粒子混合在一起时，它们的行为就像原子离子一样，会自我组装成晶体。”
这个过程允许制造大量的材料
该研究的第一作者、NYU大学博士后研究员西奥多·休克尔说:“利用粒子的自然表面电荷，我们成功地避免了进行复杂组装所需的任何表面化学反应，从而使我们能够轻松地制造出大量的晶体。”
除了制造类似盐的胶体材料，研究人员还利用自组装技术制造出模仿宝石的胶体材料——尤其是蛋白石
蛋白石是彩虹色和彩色的，这是它们内部晶体微结构和与光相互作用的结果
在实验室里，研究人员创造了试管宝石，其内部微观结构与蛋白石非常相似
“如果你拍摄一个高度放大的蛋白石图像，你会看到同样的微小球形建筑块以规则的方式排列在一起，”休克尔补充道
利用静电荷进行自组装使研究人员既能模仿自然界中发现的材料，又有超越自然发生的优势
例如，它们可以调整带正电和带负电的粒子的大小和形状，从而允许各种不同的晶体结构
“我们受到自然界离子晶体的启发，但我们相信，通过利用胶体积木独有的所有设计元素，我们将超越它们的结构复杂性，”休克尔说
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