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2012-11-7 17:52 上傳
科學家們已經製造出一些新型粒子，其直徑僅有人類頭髮絲直徑的百分之一。這些粒子非常特別，它們可以自行相互組合，就像是原子相互組合構成分子的過程
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這是電子顯微鏡下的“膠體原子”，這些微尺度粒子身上被“粘”上了“貼紙”，讓它們具備了具有方向性的等效化學鍵。圖像中從左到右：粘有一個“貼紙”的粒子，粘有兩個，三個，四個，五個，六個，以及七個“貼紙”結構
新浪科技訊 香港時間11月7日消息，據物理學家組織網站報導，科學家們已經製造出一些新型粒子，其直徑僅有人類頭髮絲直徑的百分之一。這些粒子非常特別，它們可以自行相互組合，就像是原子相互組合構成分子的過程。這種新型粒子的相互組合可以形成一些先前認為無法合成的結構模式，這一新技術或將在新型光學和陶瓷材料的製造方面帶來突破。
有關這項最新技術的論文已經發表在最近一期《自然》雜誌上，該項技術是由一群化學家，化學工程師以及物理學家組成的科研小組開發的。這些科學家和工程師分別來自紐約大學，哈佛大學工程及應用科學系，哈佛大學物理系以及陶氏化學公司。這項技術的核心是加強膠體的構建。所謂膠體就是懸浮於流體媒介中的粒子團。膠體組成了我們日常生活中的很多東西，比如油漆，牛奶，甚至白明膠，玻璃乃至瓷器，然而膠體在構建新材料方面的研究仍然在很大程度上未有涉足。在此之前，科學家們已經成功地使用膠體製造出一些不成熟的初步的結構體。
然而要想使用之前的技術去構建對先進光學材料非常關鍵的複雜3D結構，仍然困難重重。這其中的一部分原因就在於膠體缺乏方向鍵，而化學鍵的方向性對於粒子的自組織以及加強結構的複雜性，並且在這一過程中保持結構的整體性都非常關鍵。這樣的粒子組合體構成了整個自然界，如原子和分子。然而這樣的情況對於膠體而言則非常罕見。美國紐約大學化學教授馬庫斯‧維克(Marcus Weck)是該項研究論文的合著者，他說：“我們所做的工作，便是借助原子的自然屬性，並將其引入到膠體世界。”
哈佛大學化學工程與物理學助理教授，研究論文合著者之一的維諾薩姆‧馬諾哈蘭(Vinothan Manoharan)表示：“當化學家們嘗試合成分子和晶體時，他們有一整個元素週期表的原子可以選擇。而我們試圖去做的便是嘗試構建一個相類似的，用於構建較大規模分子和晶體的‘組件庫’。”在試圖讓膠體具備原子屬性時，研究小組設法讓一個化學膠團擁有一些方向鍵，這就讓它們可以相互組合為三維結構，只需少量粒子之間的連接便可以構件出一個架構出來。這是構件許多先進材料的基礎條件。沒有方向鍵，這樣的結構將是不可能達成的。
因此，整個工作的關鍵點便是讓化學膠團具備方向鍵。科學家們借助DNA單鏈來幫助實現這一功能，這一方法在之前就已經被紐約大學和其它地方的科學家們採用來實現微小顆粒的組織化。在這篇《自然》雜誌的論文所描述的方法中，這些DNA單鏈被用作“粘繩”，將粒子連接在一起。論文合著者，紐約大學物理學教授大衛‧潘恩(David Pine)表示：“這樣就意味著我們可以製造出只會和這種特定膠團相結合的粒子，然後我們便可以對它們進行操作。這讓我們在設計三維結構時有了很大的靈活性。”研究人員們指出，這些粒子膠團之間的DNA相互作用意味著具有不同屬性的膠團，如不同的大小，顏色，化學功能甚至導電性，都將導致產生新的材料。這一特點具有巨大潛力，或許可以被用來製造更加先進的光學器件，提升很多日常設備的顯示性能，並提升計算機的運行速度。(晨風)
來源 香港新浪科技
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