物理学家通过模仿生物学将自我组装提升到新的水平

一个物理学家团队创造了一种自组装粒子的新方法——这一进步为在微观层面上构建复杂和创新的材料提供了新的希望。自组装在2000年代初推出，为科学家提供了一种“预编程”粒子的方法，允许在没有进一步人为干预的情况下构建材料-微观相当于可以自行组装的宜家家具。

这一突破发表在《自然》杂志上，主要集中在乳液(浸入水中的油滴)及其在折叠器自组装中的应用，折叠器是独特的形状，理论上可以从液滴相互作用的顺序中预测出来。

自组装过程借鉴了生物学领域，模仿使用胶体折叠蛋白质和RNA。在《自然》杂志的工作中，研究人员在水中创造了微小的油基液滴，拥有一系列DNA序列，作为组装“指令”。这些液滴首先组装成柔性链，然后通过粘性DNA分子按顺序折叠或折叠。这种折叠产生了十几种类型的折叠器，进一步的特异性可以编码600种可能的几何形状中的一半以上。

“能够对胶体结构进行预编程为我们提供了创造具有复杂和创新特性的材料的方法，”纽约大学物理系教授、研究人员之一JasnaBrujic解释说。“我们的工作展示了如何独特地创建数百种自组装几何形状，为下一代材料的创建提供了新的可能性。

该研究还包括纽约大学物理系博士后研究员安格斯·麦克马伦，以及巴黎ESPCI的迈坦·穆尼奥斯·巴萨戈伊蒂和佐拉纳·泽拉维奇。

科学家们强调了该方法的反直觉和开创性方面：其折叠技术意味着只需要几个，而不是需要大量的构建块来编码精确的形状，因为每个块可以采用多种形式。

“与拼图游戏不同，在拼图游戏中，每个部分都是不同的，我们的工艺只使用两种类型的粒子，这大大减少了编码特定形状所需的构建块的种类，”Brujic解释说。“创新在于使用类似于蛋白质的折叠方式，但长度尺度大1000倍-大约是一缕头发宽度的十分之一。这些粒子首先结合在一起形成一条链，然后根据预先编程的相互作用折叠，引导链通过复杂的途径进入独特的几何形状。

“获得形状词典的能力为进一步组装成更大规模的材料开辟了道路，就像蛋白质分层聚集以在生物学中构建细胞区室一样，”她补充道。