2004年9月13日
有些是圆柱形的，有些看起来像双层三明治，还有一些是连续的三维立方体结构。所有这些都是由一类设计大分子产生的，这些大分子可能会导致太阳能电池和燃料电池技术的改进，以及电子设备的超小型化。
这些合成的分子自我组装成尺寸在10纳米量级的结构，这是一个不同寻常的过程，模拟了自然界最基本的组织活组织的系统。(一纳米大约是三个硅原子的宽度)。
首尔大学材料科学与工程学教授乌尔里希·威斯纳(Ulrich Wiesner)在最新一期(9月10日)的《科学》(Science)杂志上报道了这种新型分子的开发亚博网站下载亚博老虎机网登录康奈尔大学由博士后研究员赵炳基(音译)和博士候选人阿努拉格·贾因(音译)组成的研究小组，以及康奈尔大学高能同步加速器源研究所所长、物理学教授索尔·格鲁纳(音译)组成的研究小组。
康奈尔大学的研究小组设计了这种分子来模仿自然的自我组装系统:例如，我们的身体是由分子的功能组装组成的，就像细胞壁一样，是自发形成的。研究人员说，通过模仿这种自然系统，有可能设计出原本无法制造的纳米级结构，最终导致以纳米为单位测量尺寸的设备和机器的建造。仅仅在过去的两年中，微电子工业已经表现出了对自组装的兴趣，因为它正在寻找制造尺寸比光刻技术更小的设备的技术。
本质上，这些新的设计大分子可以被编程。“我们可以将关于自组装行为的信息编码到它们的分子结构中，”威斯纳说。“这是一个令人兴奋的研究方向，称为分子工程。”《科学》亚博老虎机网登录杂志的这篇论文描述了Cho研究人员如何从两种已知的合成大分子中提取分子设计概念，并将它们组合成一个单独的大分子。第一种是嵌段共聚物，首次合成于20世纪50年代。第二个概念是树状大分子，是由20世纪80年代和90年代发展起来的技术合成的，部分是由康奈尔大学的研究人员提出的。由此产生的分子被称为扩展的两亲性树突，表现出一系列行为，这是过去十年来世界各地的研究人员一直在寻找的。
这类新大分子最令人好奇的特征之一是，它们表现出研究人员所称的“富相行为”:随着温度的升高，它们会数次改变其结构，每一种稳定相都会产生不同的行为。它们的自组装范围从一维圆柱体到二维片层到三维连续立方结构。此外，威斯纳说，当掺杂锂盐时，离子传输——沿着分子自组装的纳米尺寸通道的电荷传输——可以在这些阶段观察到。他说，这将使连续的立方体结构“特别相关”的应用，如电池，燃料电池和太阳能电池。
威斯纳指出，在《科学》杂志的论文中描述的这种新材料的一个有趣特性是“超分子开关”。亚博网站下载亚博老虎机网登录他说，电导率可以随着温度的微小变化而突然而急剧地变化。他说:“因亚博网站下载此，这种材料可以立即应用于温度传感。”
他将这些材料描述为持续进化的结果。亚博网站下载“人们研究小分子已经有很长一段时间了，然后他们开始制造线性的、阻塞的大分子，然后是树状分子，”他说。对他们行为的研究产生了一个工具箱。我们现在知道了某些结构设计元素是如何引起某些行为的。我们将研究了很长时间的两个设计特征结合到一个新的分子中，有趣的事情发生了。”
有关燃料电池,点击在这里．