纳米块在水中自发组装，形成微小的漂浮棋盘

研究人员设计了纳米立方体，当它们掉落在水面上时，会自发形成二维棋盘图案。这项工作发表在《自然通讯》上，提出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很酷的方式，”该研究的共同高级作者、加州大学圣地亚哥分校Aiiso Yufeng Li家族化学与纳米工程系教授Andrea Tao说。“你不必进入纳米制造实验室，进行所有这些复杂而精确的操作。”

每个纳米立方体都由银晶体组成，表面附着着疏水（油性）和亲水（亲水）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，使其在角边缘接触。这种排列创建了实心立方体和空白空间的交替图案，从而形成棋盘图案

自组装过程是由纳米立方体的表面化学驱动的。表面上高密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，亲水分子的长链会产生足够的排斥力，在立方体之间产生空隙，形成棋盘图案

为了制造这种结构，研究人员将纳米立方体悬浮液滴到含有水的培养皿上。通过将基底浸入水中并慢慢取出，使纳米结构覆盖在基底上，可以很容易地将所得棋盘转移到基底上。

这项研究源于加州大学圣地亚哥分校材料研究科学与工程中心（MRSEC）多个研究小组之间的合作。这项工作的特点是计算和实验技术的协同结合。陶说：“我们在计算和实验之间建立了一个连续的反馈回路。”

“我们使用计算机模拟来帮助我们设计纳米级的材料，并预测它们的行为。我们还使用实验室的实验结果来验证模拟，对其进行微调，并建立更好的模型。”

在设计材料时，由于陶实验室在合成方面的专业知识，研究人员选择了银晶体纳米立方体。确定最佳表面化学需要广泛的计算实验，该实验由杜克大学机械工程与材料科学系教授、该研究的共同高级作者Gaurav Arya领导

模拟确定了附着在纳米立方体上的最佳分子，并预测了立方体如何在水面上相互作用和组装。使用陶实验室获得的实验数据反复完善了模拟。研究合著者、加州大学圣地亚哥分校物理系教授Alex Frañó的实验室进行的电子显微镜证实了所需棋盘结构的形成

研究人员计划在未来的研究中探索棋盘的光学特性