纳米尺寸的块体在水中自发组装形成微小的漂浮棋盘

研究人员设计出纳米立方体，当它们掉落在水面上时，会自发形成二维棋盘图案。这项研究发表在《自然通讯》上，介绍了一种通过自组装技术创建复杂纳米结构的简单方法。

“这是一种让材料自行构建的酷方法，”这项研究的共同资深作者、加州大学圣地亚哥分校化学和纳米工程系教授 Andrea Tao 说道。“你不必去纳米制造实验室进行所有这些复杂而精确的操作。”

每个纳米立方体由银晶体组成，表面附着疏水(油性)和亲水(亲水性)分子的混合物。当这些纳米立方体的悬浮液被引入水面时，它们会自行排列，使它们的角边缘接触。这种排列形成了实心立方体和空白空间的交替图案，从而形成棋盘图案。

自组装过程由纳米立方体的表面化学驱动。表面上度的疏水分子将立方体聚集在一起，以最大限度地减少它们与水的相互作用。同时，亲水分子的长链产生足够的排斥力，在立方体之间产生空隙，形成棋盘格图案。

为了制作这种结构，研究人员将几滴纳米立方体悬浮液滴到装有水的培养皿上。通过将基底浸入水中并缓慢取出，让纳米结构覆盖基底，可以轻松地将生成的棋盘转移到基底上。

这项研究源自加州大学圣地亚哥分校材料研究科学与工程中心 (MRSEC) 多个研究小组的合作。该研究结合了计算和实验技术。“我们在计算和实验之间建立了一个连续的反馈回路，”陶说。