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物理学家发现粒子如何自组装

物理学 2022-09-02 23:59:07

纽约大学 一个物理学家团队发现了DNA分子是如何响应组装指令,在粒子之间自组织成粘合片的

它的发现为一种创新的方法提供了一个“概念证明”,这种方法可以制造出在粒子之间具有明确连通性的材料

这项工作发表在《美国国家科学院院刊》上

纽约大学物理系教授、研究人员之一Jasna Brujic解释说:“我们表明,人们可以对粒子进行编程,以制造具有定制特性的定制结构。”

“虽然起重机、钻机和锤子在建造建筑时必须由人类控制,但这项工作揭示了一个人如何利用物理来制造“知道”如何组装自己的智能材料

" 科学家们长期以来一直在寻找分子自组装的方法,并在许多方面取得了突破

然而,不太发达的测量方法是,这些微小的粒子以预先编程的键数自组装

为了解决这个问题,布鲁伊克和她的同事,NYU物理系博士后研究员安格斯·麦克马伦,以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学和工程教授萨斯查·希尔根菲尔德,进行了一系列实验来捕捉——并操纵——粒子表面的DNA分子行为

视频显示,一个蓝色粒子最初与三个红色粒子结合,在室温下满足其化合价

加热时,这些键断裂,但冷却后,粒子再次找到三个红色的伙伴,这表明粒子“选择”了它形成的键的数量

他们的结果意味着粒子之间的脱氧核糖核酸键是可逆的,并在粒子表面重新排列以优化化合价

学分:安格斯·麦克马伦/NYU物理系 它们在微米级别运行——颗粒只有一粒灰尘大小的1/25——将微小的液滴浸入液体溶液中

附着在这些液滴上的是“脱氧核糖核酸接头”——拥有“粘性末端”的分子工具,可以混合和匹配,形成研究人员想要的结构阵列

布鲁吉克观察到:“这个过程的美妙之处在于,我们可以对特定材料的属性进行编程,这样它就可以是弹性的或脆性的,甚至一旦断裂就具有自愈能力,因为键可以可逆地形成和断裂。”

“创作者可以决定放入5个粒子,只粘着另外一个,10个粘着两个,20个粘着三个,或者任何其他组合

这将允许您构建具有特定拓扑或架构的材料

"

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