Schütteln, Rasseln und bauen: kollidierende Ziegel selbst zusammensetzen, in Objekte

Wenn Sie Objekte zu machen, die selbst bauen wollen, nur schütteln, Rasseln und Rollen.

Ein Team von Forschern an der israelischen Bar-Ilan-Universität aufgebaut ein Zylinder aus halben Zoll (etwa 1,3 Zentimeter), pyramidenförmigen "Ziegel" aus Kunststoff, jeweils mit einer Reihe von kleinen Vertiefungen und Nieten an den Seiten und einem Magneten unter der Oberfläche. Die Wissenschaftler schüttelte die Ziegel in einer drehenden Kammer, und zum ersten Mal zeigte, dass künstliche Bausteine selbst zusammenstellen können nur durch Hämmern um nach dem Zufallsprinzip.

In der Natur können viele Moleküle selbst aus Einzelteilen zusammensetzen. Mit DNA zum Beispiel Enzyme die Stränge aufgeteilt und dann wieder sie zu anderen voll Double Wendeln, duplizieren das Molekül zu bilden. Ingenieure und Wissenschaftler haben mikroskopisch kleine "Origami", die sich selbst in winzige Strukturen falten kann auch erstellt werden. Aber die neue Studie legt nahe, dass diese Prinzipien auf Objekte in der Mensch-Welt angewendet werden können. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]

"Unser Ansatz war vielleicht die faszinierendste Beispiel für molekulare selbst-Versammlung von komplexen Objekten in 2-D und 3-d inspiriert: DNA-Origami," sagte Adar Hacohen, ein Doktorand und Erstautor der Studie, die im Labor von Ido Bachelet, Assistenzprofessor am Institut für Nanotechnologie und Advanced Materials an der Bar-Ilan University durchgeführt wurde.

In ihrem Experiment Hacohen und ihr Team setzen die Ziegel in einem Container und drehte sie bei Drehung Frequenzen zwischen 200 und 350 Umdrehungen pro Minute. Die Ziegel schüttelte und rüttelte im Inneren der Kammer kollidieren miteinander, aber als sie das tat, machte die Magnete einige Stücke zusammenkleben.

Diejenigen, die mit ergänzenden Formen (z.B. Noppen und Vertiefungen abgestimmt) würde wegziehen, weil sie in einer Weise passen, die Rutschen verhindert. Die Magnete auch dazu beigetragen, um die Ziegel zu orientieren – die negativen Seiten würde stoßen einander ab, während positiv-negativ-Ausrichtungen haften würde, sagte der Forscher. Ein weiterer Faktor war die Ziegel waren nicht alle genau die gleichen; Die vierseitige Pyramide Formen waren nur ein wenig anders, so dass sie nur Strukturen als eine bestimmte Weise zusammenpassen.

Hacohen und ihre Kollegen versucht, Gruppen von zwei Backsteine, dann drei und schließlich 36 Ziegel Spinnen. Die Forscher schließlich erstellt einen Zylinder mit 18 Steinen. Nach ein paar Stunden konkretisierten die Zylinder Messen ein bisschen mehr als 1 Zoll (2,5 cm) breit und ungefähr 0,6 Zoll (1,5 cm) hoch.

Die Forscher entdeckten, dass ein wichtiger Faktor für die Ziegel wie interagieren die Geschwindigkeit an der drehenden Kammer bewegt, sagte Hacohen. Wenn er sich dreht zu schnell, die Ziegel nur hüpfen im Inneren und nicht heften sich an einander. Auf der anderen Seite, wenn die Kammer zu langsam dreht, wird nicht die Ziegel um genug, um ihren passenden Partner finden klappern.

Um andere Arten von selbstorganisierenden Objekte zu erstellen, müssen Wissenschaftler für weitere Experimente mit anderen Haftmaterialien, neben Magnete, sagte der Forscher. Und während dieser Studie vierseitige Pyramide, Ziegel verwendet, das Experiment könnte auch mit sechsseitigen, cubelike Formen, Hacohen sagte.

"Menschliche Technologie beruht immer noch fast ausschließlich auf Montagelinien, komplexe Dinge zu bauen," sagte Hacohen. "Montagelinien erfordern riesige Mengen an Informationen, entweder in Form von geschultem Personal oder in Form von Montageautomaten, die wiederum auch auf Montagelinien, gebaut werden, die selbst voller Informationen fast unendlich sind."

Im Gegensatz dazu, Objekte, die selbst zusammenstellen können, erfordern nicht, fügte sie hinzu. Stattdessen konnte Teile nur zusammen gestellt und dann herumgereicht. "Die gelungene Synthese und umfassende Einführung von Self-assembly auf die makroskopischen wohl Technologie revolutionieren würde wie wir es kennen," sagte Hacohen.

Die detaillierten Ergebnisse der Studie wurden veröffentlicht in der Zeitschrift Scientific Reports (30. Juli) heute.

Live Science auf Twitter folgen @livescience . Wir sind auch auf Facebook & Google +.