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神奇!DNA粒子可自我组装,变身智能“接口”材料

前瞻网    2021-11-03 11:42

 

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一个物理学家小组发现了DNA分子如何根据组装指令,自组织成颗粒之间的粘性贴片。这项研究发现为一种创新方法提供了“概念证明”,以生产颗粒之间具有明确连接性的材料。

研究表明,人们可以对粒子进行编程,以制造具有定制特性的结构。虽然起重机、钻头和锤子,在建造建筑物时必须由人类控制,但这项工作揭示了人们如何能够利用物理学来制造智能材料,这些材料“知道”如何组装自己。

科学家们长期以来一直在寻求分子自我组装的方法,并在许多方面取得了突破。然而,关于微小颗粒以预先编程的键数进行自我组装的措施,这些方面的研究较少。

对此,研究人员进行了一系列的实验来捕捉和操纵DNA分子在颗粒表面的行为。在微米水平上进行操作——用1/25的灰尘大小的颗粒,将小液滴浸入液体溶液中。附着在这些液滴上的是“DNA连接物”即拥有“粘性末端”的分子工具,允许混合和匹配,以形成研究人员所需的结构阵列。

这个过程的好处是可以对特定材料的特性进行编程,比如它可以是弹性或脆性的,甚至在断裂后有自我修复的能力,因为键可以可逆地产生和断裂。材料制造者可以决定放入5个只粘附一个其他粒子的粒子,10个粘附两个,20个粘附三个,或任何其他组合。这将有助于建造具有特定拓扑结构或架构的材料。

题为DNA self-organization controls valence in programmable colloid design的相关研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4150ZYN

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