新方法：模仿生物學(xué)將粒子自組裝提升到新水平
來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 2022-09-30 15:21:22
美國(guó)物理學(xué)家創(chuàng)造了一種自組裝粒子的新方法，這一進(jìn)步為在微觀層面構(gòu)建復(fù)雜和創(chuàng)新材料開(kāi)辟了新途徑。這一發(fā)表在《自然》雜志上的新突破，主要集中在乳液(浸入水中的油滴)及其在折疊體自組裝中的應(yīng)用，這些獨(dú)特的形狀理論上可從液滴相互作用的序列中預(yù)測(cè)出來(lái)。
自組裝于2000年代初推出，為科學(xué)家提供了一種“預(yù)編程”粒子的方法，允許在沒(méi)有進(jìn)一步人工干預(yù)的情況下建造材料。
自組裝過(guò)程借鑒了生物學(xué)領(lǐng)域，使用膠體模擬蛋白質(zhì)和RNA的折疊。研究人員此次在水中創(chuàng)造了微小的油基液滴，其具有一系列DNA序列，可作為組裝“指令”。這些液滴(粒子)首先組裝成柔性鏈，然后通過(guò)黏性DNA分子根據(jù)預(yù)編程的相互作用折疊，再引導(dǎo)鏈通過(guò)復(fù)雜的路徑形成獨(dú)特的幾何形狀，產(chǎn)生了十幾種類型的折疊塊，可編碼形狀“庫(kù)”中600種可能的幾何形狀的一半以上，為進(jìn)一步組裝成更大規(guī)模的材料開(kāi)辟了道路。
紐約大學(xué)物理系教授杰思娜·布魯基奇解釋說(shuō)，與每一塊都不同的拼圖游戲不同，研究過(guò)程僅使用兩種類型的粒子，這大大減少了編碼特定形狀所需的構(gòu)建塊的種類。新方法的創(chuàng)新性在于使用了類似蛋白質(zhì)折疊的方式，但長(zhǎng)度比蛋白質(zhì)長(zhǎng)1000倍，它不需要大量構(gòu)建塊來(lái)編碼精確的形狀，只需要少數(shù)幾個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)塊都可采用多種形式。
布魯基奇說(shuō)，能夠?qū)δz體結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)編程，為人們提供了創(chuàng)造具有復(fù)雜和創(chuàng)新特性的材料的方法。新研究展示了如何創(chuàng)造數(shù)百種自組裝幾何形狀，為創(chuàng)造下一代材料提供了新的可能性。(科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然)
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