試圖發明新技術和新材料的研究人員面臨的挑戰是不得不費力地手工製造每一種新的潛在材料，然後才能測試其能力。現在芝加哥大學、康奈爾大學和密歇根大學的科學家開發了一種組裝納米材料的創新製造方法。
相關論文最近發表在《自然-納米技術》上。研究人員表示，這個過程是完全自動化的，你可以對它進行編程，然後走開。以前，如果你想嘗試10種不同的材料排列組合，這一切都要靠手工完成，這需要幾周的勞動，現在可以在一個小時內完成。他們希望這能通過減少繁瑣的勞動，在這一激動人心的領域開闢新的探索路線。
二維材料領域涉及堆疊每個只有幾個原子厚的薄片。當層數如此之薄時，即使是普通材料也經常產生令人驚訝的新行為。例如，當兩層材料以一個”神奇”的角度垂直堆疊時，碳突然顯示出超導性，即無瑕疵導電的能力。科學家們對將不同種類二維材料堆疊在一起特別感興趣，如果你能採取這些層，並在控制晶體方向的情況下將它們堆疊起來，你可以得到一些真正美麗的新物理學，因為層之間的相互作用被修改了。
然而，發現過程是有限和緩慢的，因為科學家們必須首先辛苦地組裝這些組合，並逐一進行測試。芝加哥大學的科學家們着手解決這個問題。在納米材料專家Jiwoong Park教授的領導下，該小組已經發明了一種製造複雜的原子級薄片的方法，並將它們剝開，堆疊在一起。現在他們需要一種方法來實現這一過程的自動化。
他們想製造一種微小的裝配線，但製造過程的每個組成部分都有其自身的挑戰。首先，科學家們必須找出一種方法，將他們的板材精確地切割成他們想要的確切形狀，這很難在不打破或損壞板材的情況下乾淨地完成。通過實驗，他們找到了一種技術，可以實現大面積的圖案，具有非常高的精度，並且不會污染材料。
下一個挑戰是製作一個能夠操縱這些極其脆弱的薄片的機器人，需要找到一種聚合物，它要足夠精確地拿起這些薄片，但也要能夠再次把它放下來，輕輕地放在準確的位置。他們想出了一種由柔軟的聚合物製成的”手”，這種聚合物在受熱或紫外線照射時就會分解。一旦片材被準確定位，手就會溶解，片材就會落到原位。
有了這個系統，科學家們現在可以對他們的裝配線進行編程，使其製造出具有幾十個不同層次的材料結構，並在幾分鐘內回來，準備測試成品樣品。該系統不僅非常精確，而且還提供了廣泛的定製選項，包括令人羨慕的以不同角度旋轉每個連續薄片的能力。