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世界上最复杂的微粒-超越自然复杂性的合成物

时间：2022-04-05 08:25:05 来源：

尖锐的纳米颗粒由弯曲的金-半胱氨酸纳米片制成，它们都沿相同的方向扭曲，因此达到了最高的测量复杂度。它吸收紫外线，并在光谱的可见光部分发射扭曲的光。

密歇根大学领导的一个国际团队生产了比自然界中最复杂的一些复杂的合成微粒。他们还研究了这种复杂性是如何产生的，并设计了一种测量它的方法。

这些发现为更稳定的流体和颗粒混合物（例如油漆）和扭曲光的新方法铺平了道路，这是全息投影仪的先决条件。

粒子由扭曲的尖峰组成，这些尖峰排列成一个直径为几微米或百万分之一毫米的球。

如果将金半胱氨酸纳米片设计为保持平坦，则结果是一个中等复杂的设计，研究人员将其称为“皮划艇”颗粒。

生物学是纳米级和微米级复杂性的伟大创造者，具有诸如植物花粉，免疫细胞和某些病毒之类的尖峰结构。在新的合成颗粒的规模中，最复杂的天然颗粒是尖刻的球墨镜。这种藻类的直径只有几微米，因其周围构造复杂的石灰石壳而闻名。为了更好地理解控制此类粒子如何生长的规则，科学家和工程师试图将其制作在实验室中。但是直到现在，还没有正式的方法来衡量结果的复杂性。

尼古拉斯·科托夫（Nicholas Kotov），约瑟夫·B·约瑟夫（Joseph B.）和弗洛伦斯·V·塞伊卡（Florence V. Cejka）表示：“数字统治着世界，能够严格描述尖刻的形状并赋予复杂性以数字，这使我们能够使用人工智能和机器学习等新工具来设计纳米颗粒。” UM的工程学教授，领导了该项目。

该团队由巴西圣卡洛斯联邦大学和巴西圣保罗大学以及加利福尼亚理工学院和宾夕法尼亚大学的研究人员组成，他们使用了新框架来证明它们的粒子比球墨镜。

当平坦的金纳米片彼此粘合而没有几个相互矛盾的限制时，就会出现这些相对简单的颗粒。

由联邦大学化学教授安德烈·法里亚斯·德·莫拉（AndréFarias de Moura）领导的研究小组的计算部门研究了粒子的量子特性以及作用于纳米级构建基块上的力。

手性是造成复杂性的关键因素之一，在这种情况下，趋向于顺时针或逆时针旋转。他们通过用称为半胱氨酸的氨基酸涂覆纳米级的硫化金片作为手性材料，从而引入了手性。半胱氨酸有两种镜像形式，一种以顺时针方向推动金片堆叠，另一种趋向于逆时针方向。对于最复杂的粒子，即带有扭曲的刺的尖刺球，每个金片都涂有相同形式的半胱氨酸。

该团队还控制了其他交互。通过使用扁平的纳米粒子，他们产生了扁平而不是圆形的尖峰。他们还使用带电荷的分子来确保纳米级组件由于排斥作用而将自身组装成更大的颗粒，直径大于几百纳米。