Bare tilføj varme for at åbne denne lille boks:Nanocubes forbinder automatisk, skilles ad ved forskellige temperaturer

Forskere har designet to typer byggeklodser i nanostørrelse, der automatisk kan forbindes til terninger og kryptere tilbage til individuelle komponenter baseret på temperaturen i deres omgivelser. Denne præstation er endnu et skridt hen imod kemiske systemer, der mere realistisk efterligner livet.

"Forestil dig at blande to væsker sammen, som blæk og vand. De vil automatisk udføre den simple kemiske proces med at sprede, indtil de er perfekt blandet, " sagde professor Shuichi Hiraoka fra University of Tokyo Department of Basic Science.

"Imidlertid, der er ingen kemisk proces til automatisk at adskille vand og blæk – du skal koge vandet til en gas for at adskille det fra blækket, " han tilføjede.

De nye byggeklodser designet af Hirokas team kan forbinde eller forvrænge sig selv automatisk på grund af de forskellige temperaturstabiliteter af de terninger, de danner.

De to typer byggeklodser er næsten identiske og er formet som snefnug. Forskere farver dem røde eller blå i skematiske diagrammer. En terning samlet af røde blokke er stabilt under 130 grader Celsius (266 grader Fahrenheit), mens en terning samlet af blå blokke kun er stabil under 65 grader Celsius (149 grader Fahrenheit).

Når de holdes adskilt, byggeklodserne forbindes til helt røde eller helt blå ensartede terninger.

Når de to typer terninger blandes sammen ved stuetemperatur (25 grader Celsius, 77 grader Fahrenheit), de røde og blå byggeklodser kombineres automatisk til den mest stabile type kuber, som er lavet af enhver kombination af tre røde og tre blå blokke. Denne blanding af rød-blå terninger er analog med godt blandet blæk og vand.

Når forskere ønsker at forvrænge de rød-blå terninger for at reformere helt røde og helt blå terninger, de laver en simpel to-trins temperaturændring. Denne evne repræsenterer en kemisk præstation, der ikke er mulig med en blanding af blæk og vand.

Først, de opvarmer blandingen til kogning (100 grader Celsius, 212 grader Fahrenheit). De blå terninger bliver ustabile og flyder som individuelle molekyler, mens de røde byggeklodser rekombineres til helt røde terninger.

Derefter, forskere afkøler hurtigt blandingen (0 grader Celsius, 32 grader Fahrenheit), så de røde terninger forbliver sammen, mens de blå byggeklodser automatisk samles til helt blå terninger.

Forskere kan også forhindre en blanding af helt røde og helt blå terninger i at krybe ind i de mere stabile rød-blå blandede terninger ved at fylde terningerne med noget, for eksempel andre molekyler som kulbrinter. Gæstemolekylerne låser effektivt kuberne lukket indefra, så byggeklodserne ikke kan klatre ind i andre, mere stabile kubekombinationer.

"I fremtiden, vi planlægger at udvikle et endnu mere kompliceret kemisk system baseret på molekylære terninger, ved at bruge den unikke selvsamlingsevne og en række forskellige energikilder ud over kun varme, " sagde Hiraoka.