作者大卫·纳特，康奈尔大学 包含微型磁铁的丙烯酸面板被粘在柔性聚酯薄膜带上，形成了研究人员探索磁控自组装系统潜力的基本构件
学分:林赛·法国/康奈尔大学 有时候最好让磁铁来做所有的工作
康奈尔大学物理学教授伊泰·科恩和保罗·麦克尤恩领导的一个团队正在利用磁铁的结合力设计自组装系统，这种系统有可能被制造成纳米级的形式
他们的论文“磁性握手材料作为程序自组装的比例不变平台”，发表于11月
21发表在《美国科学院院刊》上
为了制造小型系统——如微型机器、凝胶和超材料——这些系统本质上是自己构建的，研究人员从DNA折纸术中获得了灵感，在这种方法中，原子级的DNA链可以通过一种叫做互补碱基配对的过程折叠成二维和三维结构，在这种过程中特定的核苷酸相互结合:A到T和G到C。
该团队没有依赖原子键，而是被另一种形式的吸引力所吸引:磁学
在这里，多个磁铁之间的吸引和排斥可以作为一种智能连接，就像握手一样
磁性相互作用也形成了强有力的多功能键，不易被热效应破坏
有了足够大的磁体阵列在各种方向，成千上万种不同的配置将是可能的
研究人员通过制作厘米大小的丙烯酸面板来测试他们的设计理论，每个面板包含四个正方形的小磁铁
这种安排使他们能够进行四种独特的磁相互作用
科恩说:“通过控制每个面板上的磁偶极子的模式，我们基本上可以得到锁钥绑定。”
“通过将这些面板按照设计的顺序粘合到柔性聚酯薄膜条上，我们创造了基本的积木
" 为了激活自组装，分离的线分散在振动台上，振动台的振动阻止磁体形成结合
随着振动幅度的减小，磁铁按照它们指定的顺序附着，这些线形成了目标结构
科恩说，最终目标是生产这些系统的纳米级版本，具有直径只有100纳米或千分之一人类头发直径的自组装单元
该论文的主要作者、博士后研究员冉牛说:“这是一个相当广阔的平台，有许多非常令人兴奋和有趣的应用。”
“你可以设计很多结构
我们可以建造光学活性执行器
我们可以制造我们可以控制的功能性机器
" 该项目最近获得了1
美国国家科学基金会拨款100万英镑用于设计材料，以革新和设计我们的未来，这将使团队能够进一步探索纳米尺度的化身
“真正让我感兴趣的部分是结构和信息如何相互作用来制造改变形状的机器，”资深合著者麦克尤恩说
纽曼，物理科学教授，康奈尔大学纳米科学卡弗利研究所所长，科恩是该研究所的高级研究员
“例如，核糖核酸是我们身体中一种令人难以置信的神奇分子，它含有大量信息，但也有各种有趣的功能
这是这个系统的模拟，我们可以开始理解你如何混合信息和结构来获得复杂的行为
" 虽然纳米机器和自组装系统并不新鲜，但这个项目标志着这两个概念首次与磁编码结合在一起
科恩说:“我的设想是，有一天我会简单地给你一个磁盘，你把它放进你的硬盘，它会写下你设计的所有磁性代码，然后你把它放进一些酸中，释放出构建模块。”
“所有带有我们编码的磁性图案的小股会聚集在一起，并自我组装成某种机器，我们可以使用外部磁场来控制它
" “这项工作开拓了设计领域，”科恩补充道
“我们现在给那些对从零开始设计材料的数学感兴趣的人一套非常强大的工具
有趣设计的创造力和潜力是永无止境的
" 潜在的学习机会可以在研究团队中找到
该论文的合著者包括爱德华·埃斯波西托，他是一名前大学职员，曾旁听科恩的电学和磁学荣誉课程，后来成为科恩实验室的技术员
他现在正在攻读博士学位
D
在芝加哥大学
合著者贾金·吴是伊萨卡高中的一名学生，他通过学习网青年体验式教育项目开始在科恩的实验室兼职
Ng对折纸图案的了解帮助研究人员设计了它们的一些结构
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