北京時(shí)間11月2日消息，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，科學(xué)家們已經(jīng)制造出一些新型粒子，其直徑僅有人類頭發(fā)絲直徑的百分之一。這些粒子非常特別，它們可以自行相互組合，就像是原子相互組合構(gòu)成分子的過程。這種新型粒子的相互組合可以形成一些先前認(rèn)為無法合成的結(jié)構(gòu)模式，這一新技術(shù)或?qū)⒃谛滦凸鈱W(xué)和陶瓷材料的制造方面帶來突破。
有關(guān)這項(xiàng)最新技術(shù)的論文已經(jīng)發(fā)表在最近一期《自然》雜志上，該項(xiàng)技術(shù)是由一群化學(xué)家，化學(xué)工程師以及物理學(xué)家組成的科研小組開發(fā)的。這些科學(xué)家和工程師分別來自紐約大學(xué)，哈佛大學(xué)工程及應(yīng)用科學(xué)系，哈佛大學(xué)物理系以及陶氏化學(xué)公司。這項(xiàng)技術(shù)的核心是加強(qiáng)膠體的構(gòu)建。所謂膠體就是懸浮于流體媒介中的粒子團(tuán)。膠體組成了我們?nèi)粘Ｉ钪械暮芏鄸|西，比如油漆，牛奶，甚至白明膠，玻璃乃至瓷器，然而膠體在構(gòu)建新材料方面的研究仍然在很大程度上未有涉足。在此之前，科學(xué)家們已經(jīng)成功地使用膠體制造出一些不成熟的初步的結(jié)構(gòu)體。
然而要想使用之前的技術(shù)去構(gòu)建對(duì)先進(jìn)光學(xué)材料非常關(guān)鍵的復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)，仍然困難重重。這其中的一部分原因就在于膠體缺乏方向鍵，而化學(xué)鍵的方向性對(duì)于粒子的自組織以及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且在這一過程中保持結(jié)構(gòu)的整體性都非常關(guān)鍵。這樣的粒子組合體構(gòu)成了整個(gè)自然界，如原子和分子。然而這樣的情況對(duì)于膠體而言則非常罕見。美國(guó)紐約大學(xué)化學(xué)教授馬庫(kù)斯·維克(Marcus Weck)是該項(xiàng)研究論文的合著者，他說：“我們所做的工作，便是借助原子的自然屬性，并將其引入到膠體世界。”
哈佛大學(xué)化學(xué)工程與物理學(xué)助理教授，研究論文合著者之一的維諾薩姆·馬諾哈蘭(Vinothan Manoharan)表示：“當(dāng)化學(xué)家們嘗試合成分子和晶體時(shí)，他們有一整個(gè)元素周期表的原子可以選擇。而我們?cè)噲D去做的便是嘗試構(gòu)建一個(gè)相類似的，用于構(gòu)建較大規(guī)模分子和晶體的‘組件庫(kù)’。”在試圖讓膠體具備原子屬性時(shí)，研究小組設(shè)法讓一個(gè)化學(xué)膠團(tuán)擁有一些方向鍵，這就讓它們可以相互組合為三維結(jié)構(gòu)，只需少量粒子之間的連接便可以構(gòu)件出一個(gè)架構(gòu)出來。這是構(gòu)件許多先進(jìn)材料的基礎(chǔ)條件。沒有方向鍵，這樣的結(jié)構(gòu)將是不可能達(dá)成的。
因此，整個(gè)工作的關(guān)鍵點(diǎn)便是讓化學(xué)膠團(tuán)具備方向鍵。科學(xué)家們借助DNA單鏈來幫助實(shí)現(xiàn)這一功能，這一方法在之前就已經(jīng)被紐約大學(xué)和其它地方的科學(xué)家們采用來實(shí)現(xiàn)微小顆粒的組織化。在這篇《自然》雜志的論文所描述的方法中，這些DNA單鏈被用作“粘繩”，將粒子連接在一起。論文合著者，紐約大學(xué)物理學(xué)教授大衛(wèi)·潘恩(David Pine)表示：“這樣就意味著我們可以制造出只會(huì)和這種特定膠團(tuán)相結(jié)合的粒子，然后我們便可以對(duì)它們進(jìn)行操作。這讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)三維結(jié)構(gòu)時(shí)有了很大的靈活性。”研究人員們指出，這些粒子膠團(tuán)之間的DNA相互作用意味著具有不同屬性的膠團(tuán)，如不同的大小，顏色，化學(xué)功能甚至導(dǎo)電性，都將導(dǎo)致產(chǎn)生新的材料。這一特點(diǎn)具有巨大潛力，或許可以被用來制造更加先進(jìn)的光學(xué)器件，提升很多日常設(shè)備的顯示性能，并提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。(新華網(wǎng))