自组装原理（英语：principlesofuniversalself-assembly，或译自我组装原理），是用来形容一无序系统在没有外部的干预下，由个别部件间的互动，如吸引和排斥或自发生成化学键等，而组成一个有组织的结构的过程。近年来自组装原理特别吸引科技界注意，因它提供自下而上（bottom-up）、可控制的方法组装原子或分子成较大的结构，从纳米结构到微型机器等。
自组装至少有三个特征使其成为一个独特的概念：
有序性：自组装结构必须比单独的组成部分有序性更高，无论是形状还是自组装实体进行的任何行为。相互作用：比如像凡德瓦力（VanderWaals）、毛细现象、π-π相互作用,、氢键（Hydrogenbond）等弱相互作用。它们决定了液体的物理性质、固体的可溶性、及生物膜的分子组装。组成结构：构建的基本单元不只包括原子、分子，还包括拥有不同化学构成、结构、功能的纳米级、微米级的结构。这些结构可以是通过传统化学反应形成，也可以是通过别的自组装而构成的。多年来，科学家们一直在寻找能够以相同方式构建细胞（复杂的生物）到晶体（更简单的无机材料）的自组装工作原理。现在，土耳其的一个科学家团队证明了在多种材料上起作用的通用自组装过程的基本原理，即从数个原子（大的量子点）到近万亿个原子大的人体细胞。他们的研究成果在今天的《自然物理》杂志上。
研究人员说：“要启动自我组装，要么强迫系统交付特定结果，要么利用其内部动力来获得普遍结果。我们遵循了第二种方法。”研究人员不仅展示了大小结构和质量差异超过四个数量级的简单结构以及复杂结构的自组装。它们都遵循S型曲线聚集在一起。奇怪的是，还观察到与S曲线的个体偏差遵循特雷西-维多姆分布的统计数据，该统计数据体现在多样的、社会的、经济的和物理的系统中。
特雷西-维多姆分布，英文：Tracy–Widomdistribution，是概率分布的归一化最大的特征值的随机埃尔米特矩阵。埃尔米特矩阵（英语：Hermitianmatrix，又译作厄米特矩阵、厄米矩阵），也称自伴随矩阵，是共轭对称的方阵。埃尔米特矩阵中每一个第i行第j列的元素都与第j行第i列的元素的复共轭。
如下图所示，多种材料，如3纳米的量子点，纳米的聚苯乙烯球，0.7微米的黄褐微球菌细菌细胞，1微米x2微米的大肠杆菌细菌细胞，5微米酿酒酵母酵母细胞和15微米人乳腺细胞，通过自组装动力学坍缩成单个乙状结肠曲线。
如下图所示，当激光照射时，3纳米CdTe量子点、纳米聚苯乙烯球、0.7微米的黄褐微球菌细菌细胞、1微米x2微米的大肠杆菌细菌细胞、5微米酿酒酵母酵母细胞和15微米人乳腺细胞会得到收集；在激光关闭时溶解。
该团队展示了他们的方法对于实际应用将如何有用。“可能性是无止境的。例如，在医院的ICU中检测到未知的感染。无需等待数小时或数天即可确定感染根源，而是可以在几分钟之内取样，添加候选药物，看看它们是否放入了结束感染。”
研究人员说：“令人难以置信的是，在几秒钟之内即可操纵活生物体。”“对微小的快速量子物质的这种即时控制，在许多方面都超越了当前的技术。它会对纳米技术产生真正的影响。”
研究人员强调，自组装研究在发现和实践大自然的原理方面将具有深远前景。研究人员指出：“撇开可能的实际用途，我们的方法是探索驱动系统如何远离平衡演化的物理学的好工具。这包括流行病；实际上，我们对新冠病毒数据的初步分析表明其波动可能就像我们的系统一样遵循Tracy-Widom统计信息。”“更有趣的是，我们的分析模型比S曲线更适合新冠病毒数据研究。看到所有这些，我们决定立即成立研究病毒大流行的物理学。”
量子认知
简介科学新知识，敬请热心来
本文编辑：佚名
转载请注明出处:网站地址 http://www.hoonm.com//kcyfl/19938.html