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纳米结构扭曲程度首次实现控制
来源:科技日报 | 作者:proac3c72 | 发布时间: 2023-05-22 | 364 次浏览 | 分享到:

     美国密歇根大学领导的一个研究小组显示,由纳米颗粒自组装而成的微米大小的“蝴蝶结领结”,可形成各种不同的扭曲形状,并能被精确控制。这一进展为轻松生产与扭曲光相互作用的材料开辟了道路,为机器视觉和药物生产提供了新的工具。相关论文15日发表在《自然》杂志上。

        虽然生物学上充满了像DNA这样的扭曲结构,也就是众所周知的手性结构,但其扭曲的程度是固定的,试图改变它会破坏这种结构。

        扭曲的纳米结构将编码从表面反射的光波形状的信息,它将优先反射某些类型的圆偏振光,这种形状在空间中移动时会扭曲。

        信息将被编码为反射频率、扭曲的松紧度以及扭曲是左旋还是右旋的组合。通过避免使用自然光和环境光,而是依靠机器人产生的圆偏振光。无论是在明亮还是黑暗的环境中,机器人都不太可能错过信息或误解提示。它能选择性地反射扭曲光的材料,即手性超材料。

        研究人员表示,他们已实现控制从完全扭曲的左手结构到平坦的结构,再到完全扭曲的右手结构的扭转。

        研究人员将“领结”当作油漆,把它们与聚丙烯酸混合,然后涂抹在玻璃、织物、塑料和其他材料上。激光实验表明,只有当光中的扭曲与“领结”形状中的扭曲相匹配时,这种油漆才会反射扭曲光。

        “领结”是由镉金属和胱氨酸混合制成的,胱氨酸是一种蛋白质片段,它在掺有碱液的水中,有左手和右手两种版本。每个“领结”都有糖果包装一般的扭曲结构,与其他可能需要数天时间才能自组装的手性纳米结构不同,“领结”只需90秒就能形成。该团队在“领结”光谱中制作了5000种不同的形状。



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