全球微头条丨突破性进展：物理学家通过模仿生物学将粒子自组装提高到新水平

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9月28日，《自然》杂志报道了这一突破，其核心是乳剂--浸在水中的液滴--以及它们在折叠器自组装中的应用。这些是独特的形状，可以从理论上预测出液滴相互作用的顺序。

借用生物学领域的方法，自组装过程模仿了使用胶体的蛋白质和RNA的折叠。在《自然》杂志的工作中，科学家们在水中创造了微小的油基液滴，拥有作为组装"指令"的DNA序列阵列。这些液滴首先组装成灵活的链条，然后通过粘性DNA分子依次折叠。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，使我们有办法创造出具有复杂和创新特性的材料，”Jasna Brujic解释说。她是纽约大学物理系的一名教授，也是这项研究的研究人员之一。“我们的工作表明，数百种自组装的几何形状可以被独特地创造出来，为创造下一代材料提供了新的可能性。”

纽约大学物理系的博士后Angus McMullen，以及巴黎ESPI的Maitane Muñoz Basagoiti和Zorana Zeravcic也是这项研究的研究人员。

科学家们强调了该方法的反直觉性和开创性。与其需要大量的构建块来编码精确的形状，其折叠技术意味着只需要少量的构建块，因为每个构建块都可以采用各种形式。

“与每块都不同的拼图不同，我们的过程只使用两种类型的颗粒，这大大减少了编码一个特定形状所需的构建块种类，”Brujic解释说。“创新之处在于使用类似于蛋白质的折叠方式，但长度尺度要大1000倍--大约是一缕头发的十分之一的宽度。这些颗粒首先结合在一起，形成一条链，然后根据预先编程的相互作用进行折叠，引导链通过复杂的路径进入一个独特的几何形状。”

她补充说：“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，就像蛋白质在生物学中分层聚集以建立细胞区室一样。”