Self-assembly of emulsion droplets through programmable folding

折叠(DSP实现) 纳米技术 工具箱 化学物理 物理 材料科学 计算机科学 电气工程 工程类 程序设计语言
作者
Angus McMullen,Maitane Muñoz Basagoiti,Zorana Zeravcic,Jasna Brujić
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:610 (7932): 502-506 被引量:56
标识
DOI:10.1038/s41586-022-05198-8
摘要

In the realm of particle self-assembly, it is possible to reliably construct nearly arbitrary structures if all the pieces are distinct1,2,3, but systems with fewer flavours of building blocks have so far been limited to the assembly of exotic crystals4,5,6. Here we introduce a minimal model system of colloidal droplet chains7, with programmable DNA interactions that guide their downhill folding into specific geometries. Droplets are observed in real space and time, unravelling the rules of folding. Combining experiments, simulations and theory, we show that controlling the order in which interactions are switched on directs folding into unique structures, which we call colloidal foldamers8. The simplest alternating sequences (ABAB...) of up to 13 droplets yield 11 foldamers in two dimensions and one in three dimensions. Optimizing the droplet sequence and adding an extra flavour uniquely encodes more than half of the 619 possible two-dimensional geometries. Foldamers consisting of at least 13 droplets exhibit open structures with holes, offering porous design. Numerical simulations show that foldamers can further interact to make complex supracolloidal architectures, such as dimers, ribbons and mosaics. Our results are independent of the dynamics and therefore apply to polymeric materials with hierarchical interactions on all length scales, from organic molecules all the way to Rubik’s Snakes. This toolbox enables the encoding of large-scale design into sequences of short polymers, placing folding at the forefront of materials self-assembly.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
啦啦啦啦完成签到 ,获得积分10
1秒前
无限的晓蓝关注了科研通微信公众号
2秒前
zhazd发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
5秒前
橙酒发布了新的文献求助10
6秒前
nini应助出岫采纳,获得50
7秒前
杨佳莉完成签到,获得积分10
7秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
核桃应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
大佛应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
yuyu发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
活泼的大船完成签到,获得积分10
8秒前
华仔应助xlz采纳,获得10
10秒前
11秒前
核桃发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
geg发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
李爱国应助mumu采纳,获得10
13秒前
烟花应助聪明的鞅采纳,获得10
13秒前
yang完成签到,获得积分10
14秒前
光亮毛豆完成签到,获得积分10
15秒前
DrY发布了新的文献求助10
16秒前
Camellia发布了新的文献求助10
16秒前
脑洞疼应助自然的樱桃采纳,获得10
17秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5615265
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4700145
关于积分的说明 14906831
捐赠科研通 4741546
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2548008
邀请新用户注册赠送积分活动 1511727
关于科研通互助平台的介绍 1473781