美新發現自旋納米粒子會自我組裝成“活著的晶體”

　　據每日科學網2月24日報道，美國密歇根大學化學工程、材料科學和工程教授莎朗·格洛特茲領導的研究團隊在解決納米技術領域的一個關鍵問題——使粒子自我組裝時發現，只是讓納米粒子自旋就會誘導它們組成科學家們所謂的“活著的旋轉晶體”，這種晶體或許可以用作納米泵，在設備內運輸物質;也能順帶解釋生命的起源。科學家們之所以稱這種晶體為“活著的”，是因為從某種程度上來說，它們自己就采用一種非常簡單的規則呈現出了生命的形式。

　　由于納米粒子很小，因此，常用的組建方法并不實用，包括格洛特茲在內的科學家一直在探索方法，使無序自然而然地變成有序，就像生命剛開始時所出現的那樣。格洛特茲說：“如果我們找到方法，那么，我們不僅能用新方法制造材料和設備，也能理解第一個活體結構是如何從一團化學湯中產生的。生物學解決這一組裝挑戰的方式是，持續不斷地添加擁有能量的組件，因此，我們也用這種方式來處理納米粒子。”

　　研究人員最近發現，如果粒子從基本運動(比如朝一個方向移動)就開始獲得能量，那么，它們會相互影響，形成群體，而格洛特茲團隊希望在此基礎上，看看旋轉的粒子會出現什么情況。研究人員達芙妮·克洛特薩說：“結果表明，它們會自我組裝。”

　　科學家們解釋道，可以將粒子想象為放置在桌面上的兩組風車，空氣吹動一個風車順時針旋轉，另外一個風車逆時針旋轉。當風車之間的距離足夠緊密以至于它們的葉片相互觸碰時，風車就會開始將自己劃分為順時針組和逆時針組，他們將這個行為稱為相位分離。

　　這種分離之所以會出現是因為，風車的葉片相互碰撞的方式。當一對風車朝一個方向自旋時，它們的葉片會相遇，實際上，它們是在朝相反的方向移動。這意味著，葉片會相互結合在一起，導致這對風車像一個風車一樣旋轉。相反，自旋方向相反的風車的葉片在相遇時，其實是在朝同一個方向運動，因此，它們并不會結合在一起。自旋方向相同的風車需要花費更多時間結合在一起，它們會慢慢地聚集成群。

　　當風車分成順時針組和逆時針組時，兩組間的邊界變成了沒有發生自旋的粒子可以在其中暢通無阻的大道，位于邊界的葉片會讓這些粒子到達邊界，使它們很難回到更加稠密的風車集合地。科學家們表示，這種現象有望被用來作為納米泵，在設備中輸送物體。

　　該研究團隊認為，盡管計算機模擬是二維的，旋轉的粒子也能變成“活的”三維晶體，因此，或可用于解釋生命的起源。