作為(wei) 一種基本的建築材料，磚塊已經被人類使用了幾千年。而最近一群以色列的科學家就拿它做起了文章，在對磚塊進行特殊的處理之後，通過高頻振動，這些磚塊居然能夠變身為(wei) 大型的3D對象。這一研究結果長期而言可能會(hui) 對諸如產(chan) 品製造、建築等領域產(chan) 生重要的影響。

這項研究是由以Ido Bachelet博士為(wei) 首的來自以色列Bar-Ilan大學納米技術和先進材料研究所的一群研究人員完成的，他們(men) 開發出一種係統，通過事先編程，可以實現材料的自組裝，並為(wei) 此在《自然》雜誌上發表了一篇名為(wei) 《網格化複雜的宏觀物體(ti) 使其可以用磚自組裝（Meshing complex macro-scale objects into self-assembling bricks）》。

所謂自組裝（self-assembly），是指基本結構單元（分子、納米材料、微米或更大尺度的物質）自發形成有序結構的一種技術。“自組裝和自組織是自然界最奇特的、最令人費解的一個(ge) 現象。”研究人員在他們(men) 的論文開頭如是說，“它們(men) 無所不在：蛋白質、病毒、活細胞、多細胞生物、種群，甚至社會(hui) 等。所有這些係統都是由獨立的部分通過相互作用組成的，它們(men) 通過某種特定的方式相互吸引，最終形成一個(ge) 統一的結構或者圖案。”

據了解，研究人員們(men) 的思路主要是受到了DNA折紙術的啟發，這是一種經常在實驗室裏被用來製造各種納米級結構的技術。但是他們(men) 使用了新的算法，使其可以在宏觀尺度上，比如像磚塊這樣的對象，可以實現自組裝。

在研究過程中，科學家們(men) 使用Object Eden 250 3D打印機以VeroWhite或DurusWhite作為(wei) 原材料，打印了一批特定形狀的磚塊。然後他們(men) 把釹鐵圓盤磁體(ti) 粘到這些3D打印磚塊上。通過匹配設置，這些磚頭的表麵可以互相吻合。隨後，科學家們(men) 將十八塊四麵體(ti) 形狀的磚塊放在一個(ge) 巨大的3D圓筒裏，通過一個(ge) 可以高頻振蕩的定軌搖床來操縱這些磚塊在圓筒裏麵進行自組裝，搖動速度控製在每分鍾400轉之內(nei) 。

“我們(men) 會(hui) 通過設定這些磚塊表麵磁體(ti) 的位置為(wei) 其指定自組裝的規則。”研究人員在論文中說，“這些磚塊可以在容器中混合和攪拌，產(chan) 生正確的組裝對象”。

盡管科學家們(men) 在這個(ge) 項目中使用的技術與(yu) DNA折紙術看上去有很大的不同，但是人們(men) 還是從(cong) 中發現了很多驚人的相識，即使DNA折紙術並不依賴於(yu) 自組裝算法。比如，盡管整個(ge) 自組裝需要的過程很長，但是他們(men) 發現完成自組裝的動作隻需幾秒鍾；另外這些磚塊的自組裝成功率與(yu) 其在單位麵積裏的數量（也就是濃度）有很大的關(guan) 係，這跟DNA折紙術一樣。

“當麵積太大時，磚塊的組裝效率低下，常常是根本不會(hui) 發生（自組裝行為(wei) ）。”研究人員稱，“這可以通過引入“溶劑”磚頭來解決(jue) ，所謂的“溶劑”磚頭，也就是上麵沒有磁鐵，本身不會(hui) 參與(yu) 組裝的普通磚塊。它們(men) 會(hui) 通過碰撞和固定不正確的組件來幫助組裝的完成。這個(ge) 概念可以作為(wei) 一般原則在未來的係統中擴展應用。”

研究人員把每個(ge) 實驗重複了十次。當隻有兩(liang) 塊磚進行自組裝的時候總共隻花了不到1分鍾，而當這個(ge) 數字增加到18塊磚的時候，完成自組裝總共花了兩(liang) 個(ge) 多小時。研究人記錄下音頻和視頻，然後將數據存儲(chu) 並用MATLAB進行評估分析。

“通過改進係統，我們(men) 有可能在宏觀尺度上實現自組裝，可以快速、按需製作對象，而不再需要組裝線。”研究人員稱。