研究人员设计出能自我推进的“活性”液晶材料

　　据外媒报道，打破性发明大概为液晶的新应用铺平阶梯。可以或许执行巨大成果以响应情况变革的质料可以形成令人欢快的新技能的基本。科学家和工程师们已经向这类自主质料迈出了第一步，他们开拓了能自主移动的“活性”质料。此刻，芝加哥大学的研究人员又迈出了下一步，他们证明白一种活性物质--液晶--其举动是可以被节制和引导的。

　　据悉，该观念验证研究已于2021年2月18日颁发在《Nature Materials》上。这一研究则是分子工程传授Juan de Pablo、物理与分子工程传授Margaret Gardel、物理学传授Vincenzo Vitelli及化学传授Aaron Dinner协作三年的成就。

　　跟传统液体差异的是，液晶显示出统一的分子顺序和取向，这为自主质料的构建提供了潜力。晶体内部的缺陷本质则是微小的胶囊，它可以作为化学回响的场合或在雷同电路的装置中作为货品的运输容器。

　　为了缔造可用于技能规模的自主质料，科学家们需要找到一种要领让这些质料能在节制举动偏向的同时自我敦促本身的缺陷。

　　而为了制造“活性”液晶，研究人员利用了组成细胞骨架的肌动卵白丝。别的他们还插手了举动卵白，这是一种生物系统用来在肌动卵白丝中发挥气力的卵白质。这些卵白质根基会沿着纤维“行走”从而让晶体产生移动。

　　在这种环境下，研究人员跟斯坦福大学Zev Bryant传授的团队相助开拓了由光敏卵白驱动的活性液晶，这种卵白在光照下活性加强。

　　研究人员通过操作de Pablo和博士后研究员Rui Zhang和Ali Mozaffari开拓的先进计较机模仿模子预测他们可以制造缺陷并通过在液晶中缔造局部勾当模式来哄骗它们。

　　Gardel和博士后Steven Redford、Nitin Kumar率领的尝试则证实了这些预测。详细来说，研究人员通过将激光照射到差异的区域进而使这些区域或多或少地活泼起来以此来节制缺陷的活动。

　　之后，他们展示了如何将其用于制造微流体设备，这是一种工程、化学和生物学规模的研究人员用来阐明少量液体的东西。

　　凡是环境下，这些装置包罗微小的腔室、地道和阀门，有了这样的质料，流体就可以在没有泵或压力的环境下自动传输进而为将巨大的行为编程到主动系统打开了大门。

　　这一研究的发明意义重大，因为截至到今朝许多关于活性液晶的研究都会合在表征它们的行为上。

　　de Pablo说道：“在这项事情中，我们已经展示了如何节制这些质料，这将为应用铺平阶梯。我们此刻有一个例子，即操作分子程度的推进来节制宏观标准上的举动和运输。”

　　这一观念验证表白，液晶系统最终可以用作传感器或放大器从而对情况做出回响。接下来，研究人员但愿演示如何构建须要元件使这个系统成为能像计较机那样执行逻辑操纵的电路。

　　de Pablo称：“我们知道这些活性质料很是大度、很是有趣，但此刻我们知道如何哄骗它们并将它们用于有趣的应用。这长短常令人欢快的。”