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芝加哥大学的研究人员制造“活性”液晶

2021-03-11 10:21
陈述根本
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文/陈根

液晶(Liquid crystal)是处于液态和晶体态之间的一种物质的过渡态,是有别于液体和晶体的一种独立的物质形态,处于液晶态的物质既具有液体的流动性和连续性,又部分具有晶体分子的有序性和光学各向异性,从而形成在物质性质上呈现各向异性的流体。

跟传统液体不同的是,液晶显示出统一的分子顺序和取向,这为自主材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,它可以作为化学反应的场所或在类似电路的装置中作为货物的运输容器。

陈根:流动的液晶,自动的未来

为了创造可用于技术领域的自主材料,科学家们往往需要找到一种方法让这些材料能在控制运动方向的同时自我推动自己的缺陷。现在,芝加哥大学的研究人员就找到了这样的方法,使液晶的运动得以被控制和引导。

为了制造“活性”液晶,研究人员使用了构成细胞骨架的肌动蛋白丝。另外,他们还加入了运动蛋白,这是一种生物系统用来在肌动蛋白丝中发挥力量的蛋白质。这些蛋白质基本会沿着纤维“行走”从而让晶体发生移动。

事实上,液晶态物质普遍存在于生物体内。生物体内的四大有机化合物——蛋白质、核酸、脂类、多糖等的分子链上多有苯环和能够形成氢键的极性基团及不对称原子,具备形成液晶态的条件,可以形成溶致型液晶。探索这些有机生物大分子的液晶行为,是近年来研究的热点。

基于此,研究人员还联合跟斯坦福大的团队合作开发了由光敏蛋白驱动的活性液晶,这种蛋白在光照下活性增强,并通过计算机模拟模型预测他们可能制造的缺陷并在液晶中创造局部活动模式来操纵它们。

在最后的验证中,研究人员展示了如何将其用于制造微流体设备,并展示了如何控制这些材料。有了这样的材料,流体就可以在没有泵或压力的情况下自动传输,进而为将复杂的行为编程到主动系统打开大门。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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