微观粒子能自己“呼吸”收放的特别材料

来自荷兰莱顿大学的物理学家们在材料科学领域拿下了新的胜果,他们弄出了一种不用外界帮忙就能自己“呼吸”收放的特别材料。这一发表在《自然》杂志上的成就,是把微观粒子连接方式改了改,好让没生命的东西也能动起来。研究人员选了二氧化硅胶体微粒做零件,每个单元只有头发丝直径的十分之一大小。把这些小家伙按菱形摆在一起,既稳住了形状,又给了它们转动的空间。慢慢堆起来后,就形成了那种像笼目格子一样的复杂结构。用光学显微镜看,由几百个小颗粒组成的结构能自己进行收缩和舒张的循环。这运动是靠热能来驱动的:某个地方的四边形转一圈,旁边的也会反着转,就像波浪一样传过去,动作特别整齐。为了能控制它动起来,大家给材料里加了磁性纳米颗粒。实验显示,只要换个磁场方向,就能把形变速率和幅度都调得好好的。这种隔着空气动手的方式让材料既能自己动,又能听外面的话,为以后的实际应用打下了基础。数学模型算出来的数据跟实验结果很对得上。他们搞出的一套理论成功解释了热运动和结构变化之间是怎么互相影响的。这个从基础研究到具体工程应用的全套流程,大大增加了成果的可信度。这种东西在生物医学方面用得着。研究人员说,能自己变来变去的材料能拿来造人造肌肉,或者用在自适应光学元件上。特别是在微型机器人这块儿,用磁控技术能做到精准运动控制,这就给造那种能自己适应环境的智能设备铺平了路。