机器人辅助组装可加快发现新技术和新材料

相关论文最近发表在《自然-纳米技术》上。研究人员表示，这个过程是完全自动化的，你可以对它进行编程，然后走开。以前，如果你想尝试10种不同的材料排列组合，这一切都要靠手工完成，这需要几周的劳动，现在可以在一个小时内完成。他们希望这能通过减少繁琐的劳动，在这一激动人心的领域开辟新的探索路线。

二维材料领域涉及堆叠每个只有几个原子厚的薄片。当层数如此之薄时，即使是普通材料也经常产生令人惊讶的新行为。例如，当两层材料以一个"神奇"的角度垂直堆叠时，碳突然显示出超导性，即无瑕疵导电的能力。科学家们对将不同种类二维材料堆叠在一起特别感兴趣，如果你能采取这些层，并在控制晶体方向的情况下将它们堆叠起来，你可以得到一些真正美丽的新物理学，因为层之间的相互作用被修改了。

然而，发现过程是有限和缓慢的，因为科学家们必须首先辛苦地组装这些组合，并逐一进行测试。芝加哥大学的科学家们着手解决这个问题。在纳米材料专家Jiwoong Park教授的领导下，该小组已经发明了一种制造复杂的原子级薄片的方法，并将它们剥开，堆叠在一起。现在他们需要一种方法来实现这一过程的自动化。

他们想制造一种微小的装配线，但制造过程的每个组成部分都有其自身的挑战。首先，科学家们必须找出一种方法，将他们的板材精确地切割成他们想要的确切形状，这很难在不打破或损坏板材的情况下干净地完成。通过实验，他们找到了一种技术，可以实现大面积的图案，具有非常高的精度，并且不会污染材料。

下一个挑战是制作一个能够操纵这些极其脆弱的薄片的机器人，需要找到一种聚合物，它要足够精确地拿起这些薄片，但也要能够再次把它放下来，轻轻地放在准确的位置。他们想出了一种由柔软的聚合物制成的"手"，这种聚合物在受热或紫外线照射时就会分解。一旦片材被准确定位，手就会溶解，片材就会落到原位。

有了这个系统，科学家们现在可以对他们的装配线进行编程，使其制造出具有几十个不同层次的材料结构，并在几分钟内回来，准备测试成品样品。该系统不仅非常精确，而且还提供了广泛的定制选项，包括令人羡慕的以不同角度旋转每个连续薄片的能力。