納米管在不同溫度下自動連接、拆卸

研究人員設計了兩種納米尺寸的積木，它們可以自動連接成立方體，並根據周圍環境的溫度重新排列成單獨的組件。這一成就是朝着更真實地模擬生命的化學系統邁出的又一步。

想象一下把兩種液體混合在一起，比如墨水和水。它們會自動進行簡單的化學分散過程，直到完全混合爲止。然而，沒有自動分離水和墨水的化學過程——你需要把水燒開變成氣體，把它從墨水中分離出來。

Hiroka的團隊設計的新積木可以自動連接或打亂自己，因爲它們形成的立方體具有不同的溫度穩定性。這兩種積木幾乎是一樣的，形狀像雪花。研究人員在原理圖中將它們塗成紅色或藍色。由紅色方塊組裝而成的立方體穩定在130攝氏度(266華氏度)以下，而由藍色方塊組裝而成的立方體穩定在65攝氏度(149華氏度)以下。

當分開放置時，建築塊連接成完全紅色或完全藍色的統一立方體。當這兩種立方體在室溫(25攝氏度，77華氏度)下混合在一起時，紅色和藍色的積木塊會自動重新組合成最穩定的立方體，由三個紅色和三個藍色的積木塊組成。這種紅藍立方體的混合物類似於墨水和水的混合物。

當研究人員想要打亂紅藍方塊來改造完全紅色和完全藍色的方塊時，他們做了一個簡單的兩步溫度變化。這種能力代表了一種化學成就，不可能與油墨和水的混合物。首先，把混合物加熱到沸騰(100攝氏度，212華氏度)。藍色方塊會變得不穩定，並以單個分子的形式漂浮，而紅色方塊則重新組合成完全的紅色方塊。然後，研究人員迅速冷卻混合物(0攝氏度，32華氏度)，使紅色方塊保持在一起，而藍色積木自動組裝成完全藍色的方塊。

研究人員還可以通過在立方體中填充其他分子，例如碳氫化合物，來防止完全紅色和完全藍色的立方體混合在更穩定的紅藍色混合立方體中。來賓分子有效地將立方體從內部鎖住，這樣構建塊就不能進入其他更穩定的立方體組合中。

未來計劃開發一個更加複雜的基於分子立方體的化學系統，使用獨特的自組裝能力和多種能源，而不僅僅是熱。