模仿生物學將粒子自組裝提升到新水平
2022-09-28 09:10:30 來源:
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。
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。
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