就像啦啦隊員組成人 пирамида 一樣，粒子也可以自組裝成複雜的圖案。在一項新的研究中，密歇根大學的研究人員發現，物體的形狀極大地影響了其對擁擠的反應，並且透過適當設計的形狀，被稱為奈米粒子的微小材料構建塊可以自組裝成可預測的較大結構，只需被迫與鄰居共享空間即可。這項研究發表在7月27日的《科學》雜誌上，可能有助於研究人員設計新材料。
研究人員對145個具有理想多面體形狀的粒子進行了計算機模擬。（多面體是由平面面組成的固體。）當與形狀相同的粒子緊密堆積時，大多數多面體組裝成晶格或類晶體排列。該研究的合著者，密歇根大學化學工程、材料科學和物理學教授莎朗·格洛策及其同事此前發現，某些粒子形狀自然會自組裝。然而，新的模擬表明，這種行為是規則，而不是例外。
此外，一些形狀顯示出令人印象深刻的協調組裝過程。一個具有正方形底座的 пирамида 形狀連線成六個 пирамида 一組的“超立方體”，然後形成更大的立方晶格。研究人員還發現，給定粒子型別的集體行為遠非隨機。事實上，兩個數字幾乎可以預示結果。一個稱為等周商的數字，它大致捕捉了粒子的形狀，以及一個稱為配位數的度量，它描述了一個粒子有多少個鄰居，預測了94%的情況下多面體將採取哪種晶體形式。形狀和自組裝之間的關係可用於定製奈米粒子以表現出特定的集體行為。
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“這是材料研究的聖盃：只需檢視一個構建塊，就能夠說，‘哦，是的，我知道使用這種構建塊可以穩定存在的所有型別的晶體結構，’”格洛策說。“這項研究使我們能夠朝著這個方向邁出第一步。”