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chl5063木虫 (著名写手)
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[交流]
分子折叠式纳米组装技术
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美国哈佛大学的研究者Silas Alben 等人从2005 年的一项研究中获得灵感并在此基础上开发新的分子折叠式纳米组装技术。在当时的研究中，一些小平面经过随意震动，转变成球体等三维形状。小平面装有极性相反的磁体，当这些磁体相互靠拢时，就将平面拉合成一定的三维形状。如果利用边缘带悬挂键的表面诸如graphene（石墨单原子层），同样有可能在分子层级上实现三维形状的组装。 这种自组装过程可能促成一些较为简单的方法来制造电子与计算机工业所需的微型部件。但至今为止无人能够解释自组装过程背后的原理。 现在这方面最为尖端的研究重点是单个粒子自组装形成薄片的过程。不过，薄的折叠具有更大的应用潜力。Alben 等称之前的实验或多或少带有尝试性质和错误。他和他的同事正在寻找一种更为灵活的方法来实现自组装过程，他们试图预测出具有给定形状的平面薄片最终将会形成何种三维形状。他们对2005 年的实验进行了计算机模拟，结果显示，当薄片经过震动，它们的屈曲会让薄片边缘某些特定的点结合到一起，从而形成一定的形状。模拟结果显示引起这种形状变化的因素中，迅速屈曲的作用要大过逐渐弯Alben 等人同时也在研究薄片更易产生屈曲的原因。例如，较厚薄片的屈曲弹性较大，而具有曲线边缘的薄片由于其集中应力的方式，使屈曲更容易发生。这些规律使研究人员能够设计出一定形状的薄片并预测它的哪些部分会产生屈曲。至少，能够让研究者知道，对于某种特别的薄片，它可能形成的形状的数目。目前还无法做到精确预测薄片可能形成的三维形状，但Alben 等已经弄清，这与薄片各区域的张力如何相互作用是有关联的。这种折叠式的方法目前还仅限于那些比较容易预测的情况。 New simulations could help determine whether a randomly shaken sheet folds correctly (top) or into a less desirable shape (middle, bottom) |
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