Иногда лучше пусть магниты делать ВСЮ работу.
Группа ученых под руководством физика из Корнельского университета профессора Итай Коэн и Paul McEuen использует обязательную силу магнитов в конструкции самоорганизующиеся системы, которые потенциально могут быть созданы в наноразмерной форме.
Их бумага, «магнитные материалы рукопожатие в качестве масштабно-инвариантного платформу для запрограммированных самостоятельной сборки,» опубликовано ноября. 21 в Трудах Национальной академии наук.
Сделать небольшие системы, такие как миниатюрные станки, гели и метаматериалов-которые по сути строят сами ученые черпали вдохновение из ДНК-оригами, в котором атомного масштаба нитей ДНК можно сложить в двух — и трехмерных структур с помощью процесса, называемого комплементарная сопряжения, где конкретные нуклеотиды привязать одно к другому: А К т и G-С.
Вместо того, чтобы полагаться на атомных связей, команда попала в другой форме привлечения: магнетиков. Здесь, притяжение и отталкивание между несколькими магнитами может служить своего рода интеллектуальные связи, как рукопожатие. Магнитные взаимодействия также прочные, универсальные связи, которые не так легко нарушается тепловое воздействие. С достаточно большой массив магнитов в различных ориентациях, тысячи различных конфигураций представляется возможным.
Ученые проверили свою теорию дизайна, сделав сантиметрового размера акриловых панелей, каждая из которых содержит четыре крошечных магнитов в квадратный узор. Такое расположение позволило им сделать четыре уникальных магнитных взаимодействий.
«Управляя узор магнитных диполей на каждой панели, мы можем существенно сделать замок-и-ключ привязки», — сказал Коэн. «И клеить эти панели на гибкой лавсановой ленты в разработанной последовательности, мы создали наши основные строительные блоки».
Для активации самостоятельной сборки, отдельные пряди были разбросаны на столе шейкер, с вибрациями стола, предотвращая магниты от формирования связей. Так как амплитуда колебаний уменьшилась, магнитов, прикрепленных в их места заказа и нитей образуются целевые структуры.
Конечная цель, говорит Коэн, является создание наноразмерных версии этих систем, С собственн-сборочные единицы, что составляет всего сто нанометров в диаметре, или одну тысячную человеческого волоса в диаметре.
«Это достаточно широкая площадка с множеством приложений, которые очень увлекательно и интересно», — сказал научный сотрудник РАН ню, ведущий автор бумаги. «Вы можете создать очень много структур. Мы можем построить оптически активных приводов. Мы можем построить функциональные машины, которые мы можем контролировать».
Этот проект был недавно награжден $1,1 млн. разработке материалов на революцию и инженер-наше будущее грант от Национального научного фонда, который позволит команде продолжить изучение наноразмерных воплощений.
«Та часть, которая действительно меня интересует, это представление о том, как структуры и информационного взаимодействия, чтобы сделать форму для размена банкнот и монет», — говорит старший соавтор McEuen, Джон А. Ньюман профессор физики и директор Института Кавли в Корнельском для наноразмерной науки, где Коэн является старшим следователем. «Итак, РНК, например, это невероятно удивительная молекула в нашем организме, который имеет много информации в нем, но также есть всякие интересные функции. И это своего рода аналог той системы, где мы можем начать понимать, как вы смешиваете информацию и структуру, чтобы получить сложное поведение».
А наноразмерных машин и самоорганизующиеся системы не новы, что этот проект знаменует первый раз, когда эти два понятия были совмещены с магнитным кодированием.
«Видение, что однажды я просто руку тебе магнитный диск, положить его на ваш жесткий диск, он пишет все магнитные коды, которые ты создал, тогда вы берете его и положил его в какой-то кислотой, чтобы освободить строительные блоки,» Коэн сказал. «Все маленькие пряди с магнитной модели, которые мы закодировали бы собраться вместе и самостоятельно собрать в какую-то машину, что мы сможем контролировать с помощью внешнего магнитного поля.»
«Эта работа открывает в области дизайна», — добавил Коэн. «Мы сейчас даем людям, которым интересна математика конструирование материалов с нуля набор инструмента, который является невероятно мощным. Действительно непочатый край для творчества и потенциал для интересных проектов, чтобы выйти из этого».
Потенциальные возможности обучения можно найти в себе научно-исследовательскую группу. Соавторами документа являются Эдвард Эспозито, бывший университетский сотрудник, проверенные электричество Коэна и магнетизма класса отличием и стал техником в лаборатории Коэна. Он сейчас проводит докторскую степень в Университете Чикаго. И соавтор Иахин НГ-это высокий Итака школьник, который начал работать на полставки в лаборатории Коэна через изучение познавательной программой веб-воспитание молодежи. Знание НГ из моделей оригами помогла исследователям создать несколько своих структур.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!