據每日科學網(wǎng)2月24日報道,美國密歇根大學化學工程、材料科學和工(gōng)程教授莎朗?格洛特茲(zī)領導的研究團(tuán)隊在(zài)解決納米技術領(lǐng)域的一個關鍵(jiàn)問題??使粒(lì)子自我組(zǔ)裝(zhuāng)時發現,隻是(shì)讓納米粒子自旋就會誘(yòu)導它們組成科(kē)學家們所謂的“活著的旋轉晶體”,這種晶(jīng)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(yuán)。科學(xué)家們之所以稱這種晶體為“活著的”,是因為從某種程度上來(lái)說,它們自己就采用一種非常簡單的規則呈現(xiàn)出了生命的形(xíng)式。
由於納米粒子很小,因此,常用(yòng)的組建方法並不實用,包括格洛特茲在內的科學家一直在探索(suǒ)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(men)找到方法,那麽,我們不僅能用新方(fāng)法製造材料和設備,也能理(lǐ)解第一個活體結(jié)構(gòu)是如何從一團化學湯中產生(shēng)的。生物學解決這一(yī)組裝挑戰的方(fāng)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(zǐ)。”
研究人員(yuán)最(zuì)近(jìn)發現,如果粒子從基本(běn)運動(比如朝一個方向移動)就開始獲得能量,那麽,它們會相互影響,形成群體(tǐ),而格洛(luò)特茲團隊希望在此基(jī)礎上,看看旋轉的粒子會出現什麽情況。研究人員達芙妮?克洛特薩說:“結果表明,它們會自我組裝(zhuāng)。”
科學家們解釋道,可(kě)以將粒子想象為放置在桌麵上(shàng)的兩組風車,空氣吹動一個風(fēng)車順時針旋轉,另外一個風車逆時(shí)針旋轉。當風車之間的距離(lí)足夠緊(jǐn)密以至於它(tā)們的葉片相互觸碰時,風車就會開始將自己劃分為順時(shí)針組和逆時針組,他們將這個行為稱為(wéi)相位分離(lí)。
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(shí),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(piàn)在相遇時,其實是在(zài)朝同一個方向運動,因此,它們並不會結合(hé)在(zài)一(yī)起。自旋方向相同的風(fēng)車需要花費更(gèng)多時間結合在一起,它們會慢慢地聚集成群。
當風車分成(chéng)順時針組和逆時針組(zǔ)時,兩組間的邊界變成了沒有發生自旋的粒子可以在(zài)其中暢通無阻的大道,位於邊界的葉片(piàn)會讓這些粒子到達邊界(jiè),使它們很難回到更加稠密(mì)的(de)風車集合地。科學家們表示,這(zhè)種現(xiàn)象有望被用來作為納米泵,在(zài)設備中輸送物(wù)體(tǐ)。
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(huò)可用於(yú)解釋(shì)生命的起源。
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