纳米多孔微流控约束中溶致相变的时空编程

简单分子在物理约束（例如由纳米多孔表面选择性分子摄取引起的约束）驱动下自组装为复杂相。尽管表面介导的组装在生命演化中具有重要意义，但分子富集与组装的物理路径一直被忽视。在此，我们使用溶致胆甾相液晶作为模型生物材料，将其约束在纳米多孔微流控环境中，研究由纳米多孔基底驱动的组装。我们证明，纳米多孔聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面由于水分子的选择性渗透，在等温条件下驱动无序各向同性相转变为有序向列相及更高阶的柱状相。通过协同定制约束的润湿性、表面体积比和表面形貌，我们以高度空间和时间控制对溶致相变进行编程。结合延时偏振成像、定量图像处理和简单数学模型，我们分析相变并构建主图，捕捉表面润湿性与通道几何对可编程溶致相变的作用。本征PDMS纳米多孔性与约束横截面，连同所施加的润湿性，调节N-M相变速率；而微流控几何与嵌入式形貌实现目标位置的相变。我们利用N-M转变中涌现的长程有序来驱动嵌入式微货物的弹性-平流输运，展示了由可调相变控制的颗粒操控概念。我们的结果提出了一种可编程的材料组装物理路径，并为组装遗传组分、生物货物和最小合成细胞提供了新范式。