自組裝材料

自組裝過程

自組裝過程是一種人類不主動參與的過程，其中的原子、分子、分子聚合體與組件自動排列成有序的、起作用的實體而無需人的介入。相反，大多數現有的製造方法牽涉到人類的指導活動。我們控制著製造和組裝的許多重要因素。自組裝在製造中排除了人的手。人們可以設計這個程式，然後啟動它，但是一旦程式開始運行，它就會按照它自己內部的計畫，朝著一種穩定形式或某個系統進行下去，其形式和功能已經在它的組件中進行了編碼。

自組裝的優點

在今後的幾十年中，材料科學家將開始刻意地設計包含自組裝原理的機器和製造系統。這種方法有許多優點：

①它能使材料的組裝產生許多新奇的性能，消除人的勞動可能引起的誤差與損耗；

②人們所預想的未來的微型機器，肯定需要採用自組裝的方法製造。

自組裝的材料

自組裝機器的合理設計始於自組裝材料的合理設計。球狀的、被稱為脂貢體的微膠囊是最早期的成功實例之一。從20世紀60年代以來，生物醫學研究者們一直在試驗，將脂質體用作體內傳送藥物的載體。由於膠囊保護了它的內含物不受酶的降解，因而在脂質體外殼內的藥物就能比用其他方法保持更長時間的活性。

自組裝已經生產出微小的納米石墨管，可以與人工制出的最細的電線媲美。碳納米管由幾個互相嵌人的同心圓筒組成，直徑為納米級。它們由石墨製成，而石墨是碳在大氣壓力下熱力學上最穩定的一種形式，所以它們往往在碳向熱力學平衡狀態移動的條件下形成。根據自組原則生成的碳納米管是良好的導電體，雖然尚不清楚它們的連續結構。化學家們希望使用這種管子作為摻雜體來增加聚合物，用它們製造電路。

的確，碳納米管可能是自組裝材料最有希望的方法之一，這一種方法具體表現在晶體存儲器的材料中。這種自組裝，對平面存儲呈現三維圖形，被用於今天的微電子裝置中。晶體存儲的最小單元是一個矽片或其他能進行各種微電子操作的半導體材料。其中被植入了指令，根據植入的程式，從那些電路接來的信號將觸發這些單元開始分化成為特定的角色輸人或輸出單元、開關、存儲元件等。事實上，所有的生命形式都產生於其自身簡單的亞單元。微電子存儲裝置在新世紀可能通過較小的部件結晶化來自行製造，從而開創製造業中的一個新紀元。我們用一套已經建立的指令設計材料以使它們能模仿生命的複雜性，這種想法具有強烈的吸引力。科學工作者們開始了解這種結構及計畫利用這種結構用於材料研究，編碼的自組裝材料確實是屬於新世紀的新概念。