本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
在原子层面上，一杯水和一勺结晶盐看起来没有什么不同。水原子可以自由、随意地移动，而盐的晶体则被锁在一个晶格中。但是，美国能源部（DOE）阿贡国家实验室的研究人员最近调查的一些新材料，显示出一种有趣的倾向，有时像水，有时像盐，使它们具有有趣的运输特性，并为医药工业中的混合和输送等应用带来了潜在的希望。
这些所谓的活性材料含有小的磁性颗粒，当施加磁场时，它们会自组织成短链的颗粒，或者说是纺锤体，并形成类似于格子状的结构。活性材料需要一个外部能量源来维持其结构。该研究的作者，阿贡材料科学家AlexeySnezhko说。
与以前的涉及活性材料的实验不同，后者研究的是表现出线性运动的粒子，而这些新型旋转器却获得了惯性（如右惯性或左惯性），使它们沿特定方向旋转。
悬浮的自组装的镍转盘的这种旋转会产生一种类似于漩涡的效果，不同的粒子会被吸进它们的邻居所产生的漩涡中。这些粒子不会自行移动，但它们可以被拖动，Snezhko说。有趣的是，你可以有这些非常快速旋转的结构，让人看起来像是一个更大的系统静止不动，但它仍然相当活跃。
当粒子开始聚集在一起时，旋转运动所产生的漩涡--与磁力相互作用相结合--将它们拉得更近，形成了一个固定的晶体状物质，即使是在旋转器仍在旋转的情况下。
阿贡的研究人员想知道非旋转粒子是如何通过活性晶格运输的。根据Snezhko的说法，旋转器的快速旋转创造了这些其他货物粒子通过晶格的能力，使它们通过晶格的速度比通过普通材料的速度要快得多。他说：在常规扩散中，粒子从材料的一侧到另一侧的过程是受温度影响的，需要更长的时间。
非纺锤粒子的运输也取决于纺锤之间的间距。如果纺锤之间的距离足够远，非纺锤粒子就会在不同的纺锤之间混沌地穿梭，就像漂流在一系列的白水激流中。如果晶格中的粒子靠近，非旋转粒子就会被困在晶格中的一个个单元格中。
一旦粒子通过自身的混沌运动进入单元格内，我们可以修改场，使晶格稍微收缩，使粒子离开晶格中那个位置的概率非常低。Snezhko说。
这种材料还表现出了自我修复的能力，类似于生物组织。当研究人员在晶格上打了一个洞，晶格就会进行改造。
通过观察具有纯粹旋转运动的系统，Snezhko和他的同事们认为，他们可以设计出具有特定运输特性的系统。有很多不同的方法可以让材料中的物体从A点到B点，这种自组装的方式可以针对不同的动力学特性进行定制。他说。
基于这项研究的论文《Reconfigurablestructureandtunabletransportinsynchronizedactivespinnermaterials》发表在3月20日的《ScienceAdvances》杂志上。