在芝麻粒上刻字可是一件了不起的技藝，能夠讓欣賞的人看到變成鬥雞眼還讚嘆不已。過去幾年，科學家已經做過許多類似的事情，不但可以在原子的尺度下寫字，還製作出許多小到要用電子顯微鏡才看得見的電路和圖案，譬如IBM奈米科技部門的成果，不過這些還只是二維平面上的傑作，而且每次只用上一種材料而已。現在，IBM與美國哥倫比亞大學和紐奧良大學的研究人員合作，發展出一種更新穎的技術，不但能同時結合兩種不同的材料，而且還能在三維空間之中製作出重複的圖案。

這項研究由IBM研究中心奈米材料暨設備小組的馬瑞（Christopher Murray）、美國哥倫比亞大學應用物理暨應用數學系助教授歐布賴恩（Stephen O'Brien）、哥倫比亞大學暨IBM的博士後研究員瑞德（Franz Redl），以及IBM博士後研究人員周維相（Kyung Sang Cho，音譯）共同合作，論文發表於6月26日的《自然》。他們選定的材料為具有磁性的氧化鐵，以及具備半導特性的硒化鉛。硒化鉛可以應用在紅外線偵測器和熱成像上，還可以調整其對特定紅外線波長的敏感度；而具磁性的氧化鐵是最常用來覆蓋某種特定磁化錄音的媒材。一旦這兩種不同特性的粒子集結在一起，它們便擁有「神奇的力量」，不但對外加的磁場有所反應，而且對它們施加特定波長的光線、電力甚至機械力時，都是如此。這種擁有奇特磁光性質的材料用處多多，是深入了解量子運算的重要關鍵，然而困難的地方在於，這兩種化合物的顆粒都被控制在很小的尺度上（只有幾奈米），科學家怎麼叫它們乖乖聽話呢？

首先，要能夠建構奈米顆粒。科學家先從想要建構的結構中，計算出數學上理想的顆粒大小，而且尺寸必須非常統一，不能超過理想尺寸的5%上下。他們將氧化鐵顆粒的直徑選定為11奈米，而硒化鉛顆粒的直徑則為6奈米。

再來，就看要怎麼把它們集結起來了。其實正確的說法，應該是在特定的實驗條件下，讓這些粒子自行組合，形成三種不同的3D循環圖案。科學家先讓氧化鐵和硒化鉛在溶液中自由活動，這些顆粒的隨機運動使它們相互靠攏，一旦某個顆粒找到比相鄰顆粒能量更低的狀態，它就具備了較大的優勢，能夠讓另一個粒子吸附在它周圍；如此一來，這個粒子的狀態就變得更加穩定，而能吸引更多粒子，使整個粒子團的大小逐漸增加，形成一個有秩序的集合體。要是某個粒子一開始便處於不太穩定的位置，具備的動能較大，它便會移動到另一個能量較低的位置，或是溶解後另尋依附之處。只要粒子沉澱的比例給予這些粒子足夠的時間和自由度，那麼要嘗試尋找它們的最佳位置，形成整齊有序的晶格，是大有可能的。

以精確、高效能的方式，讓物質自行組織成材料結構、形成前所未有的特性，是奈米科技一項很重要的目標。馬瑞認為：「最令我們興奮的，就是利用這個集結分子的方法，往後不管我們要集結任何的材料，都是有可能的。」