模仿生物學將粒子自組裝提升到新水平

　　美國物理學家創造了一種自組裝粒子的新方法，這一進步為在微觀層面構建復雜和創新材料開辟了新途徑。這一發表在《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用，這些獨特的形狀理論上可從液滴相互作用的序列中預測出來。

　　自組裝于2000年代初推出，為科學家提供了一種“預編程”粒子的方法，允許在沒有進一步人工干預的情況下建造材料。

　　自組裝過程借鑒了生物學領域，使用膠體模擬蛋白質和RNA的折疊。研究人員此次在水中創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，然后通過黏性DNA分子根據預編程的相互作用折疊，再引導鏈通過復雜的路徑形成獨特的幾何形狀，產生了十幾種類型的折疊塊，可編碼形狀“庫”中600種可能的幾何形狀的一半以上，為進一步組裝成更大規模的材料開辟了道路。

　　紐約大學物理系教授杰思娜·布魯基奇解釋說，與每一塊都不同的拼圖游戲不同，研究過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建塊的種類。新方法的創新性在于使用了類似蛋白質折疊的方式，但長度比蛋白質長1000倍，它不需要大量構建塊來編碼精確的形狀，只需要少數幾個，因為每個塊都可采用多種形式。

　　布魯基奇說，能夠對膠體結構進行預編程，為人們提供了創造具有復雜和創新特性的材料的方法。新研究展示了如何創造數百種自組裝幾何形狀，為創造下一代材料提供了新的可能性。