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人造分子的制造方法获得最佳海报奖

倪松柏, IBM Research-苏黎世

今年早些时候,ETH Zurich 和 IBM Research – Zurich 的科学家在 Science Advances 上发表了一种新方法 用不同类型的微球制造人造分子,这些微球是直径为 1 微米的圆形小颗粒——大致相当于细菌的大小。虽然很小,但科学家们相信有一天这些微小的物体可以用于微型机器人、光子学和基础生化研究。

专注于这项研究的科学家之一是 Songbo Ni,他是 IBM 苏黎世实验室的博士前,在苏黎世联邦理工学院学习。今天,他在英国皇家化学学会法拉第讨论会上获得了“胶体分子可编程组装”最佳海报奖。

我和松博坐下来讨论他的研究。

多材料线性和非线性簇来源:Science Advances

请描述您的研究。它有什么意义?

倪松柏: 我们发明了一种制造混合胶体物体的方法,其性能优于现有方法,例如物理气相沉积、种子聚合等,这些方法通常仅限于简单的组成和几何形状。

我们发现,通过了解捕获位点的几何形状,我们可以将不同的粒子放置在同一位点的某些位置,以创建具有我们想要编程的序列的独特复杂对象。

例如,当您有多个组件时,您可以同时以多种方式操纵集群,例如利用它们的电和磁特性。粒子技术的趋势已经从让粒子变得尽可能小,转向让粒子具有多功能性——在同一单元中拥有更多的元素。

你是如何组装胶体分子的?

序列号: 该技术与众所周知的咖啡渍效果有一些共同之处。

在一滴(咖啡)中,你的蒸发会在边缘更强,而在整体上更少。这导致颗粒从液体内部流向边缘,并在边缘沉积微小的咖啡颗粒,形成典型的暗环。

我们使用了类似的想法。我们将含有微球的水滴放在带孔的模板上,然后蒸发水滴,将颗粒带到前面。然后我们将水滴移到孔上。由于水的表面张力,粒子将被定位在我们设计的孔中。

水的表面张力现象保持液体以免溢出杯子的侧面。

您在项目中发现的内容有哪些应用?

SN: 此时 这些实验主要与基础研究有关,人们可以使用这些胶体簇作为模型来理解许多自然自组装过程。我们的技术可用于各种功能粒子的实际应用。

例如,引入磁性粒子可以允许对簇进行外部操作。如果我们进一步结合载药颗粒,这可以用于药物输送,在特定地点释放药物,实现个性化医疗。

您的下一步是什么?

SN: 我们仍在研究这些粒子,展示我们如何将不同几何形状的不同材料组合起来,以编程特定的各向异性,即方向依赖性。众所周知,局部各向异性负责许多微观物体的局部运动,例如 Janus 催化粒子和细菌鞭毛。我们正在探索在单个胶体物体中结合不同特性的能力,然后使其充当具有外部能量输入的微型机器人。

接下来的结果肯定会令人兴奋。希望我们很快就能展示如何让这些粒子充当随机游动者、混合者和转运者,这在生物物理和生物医学研究中非常有用。


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