微粒3D结构自组装研究
国际空间站上温度控制-1先进胶体实验(ACE-T1)是研究微米级粒子在控制条件下的自组装。实验中,微小悬浮微粒按照预设方式在水中自动组装成3D结构,这些结构可用于几乎所有领域:包括光学、通信、手术、药物输送系统、机器人和泵等。
为了在分子水平上了解微粒3D结构自组装,研究团队选取Janus粒子进行研究,这类粒子具有两种特性——亲水性和疏水性。实验采用控制温度将Janus粒子精确加热,使胶体悬浮在水中,运用光学显微镜组件(LMM)观察结构变化。微小粒子在液体中由于温度会不断运动,温度越高,运动越快。通过改变温度梯度可影响微粒自组装,最终可形成晶体甚至是纳米机器人。
ACE-T1有助于科学家了解如何控制、改变甚至逆转微粒间的相互作用,这对自组装、自我复制及纳米技术的开发至关重要,ACE-T1也为未来空间站其他类型胶粒工作奠定基础。
地球上的粒子自组装(左)受微重力影响,具有亲水端和疏水端的圆柱体Janus粒子将在微重力环境下自组装成3D结构。