在推翻材料设计的研究中，研究人员经由较量机模拟证实，能够设计出一种晶体，并将其反向加工成自组装的粒子外形。这或者会导致一种新型材料的显现，好比能够发生永不褪色的晶体涂层。密歇根大学化学工程系Anthony C. Lembke系主任，《科学进展》高级作者Sharon Glotzer说：这些究竟改变了材料设计和我们对熵的懂得，具有真正新特征的材料平日是偶然发现。例如在2004年用玻璃纸带和一块石墨做了一个有趣的实验，发现了石墨烯。
石墨烯因其强度、天真性、透亮度和导电性连系而成为获得诺贝尔奖的神奇材料。材料科学家们不肯坐等不测发现，而是进展能缔造出一种神奇的材料，然后弄清楚若何制造它。这个团队称之为“数字炼金术”的恰是这种设计材料的“逆向”方式——从盼望的特征逆向工作。研究论文的通信作者、加拿大安简略省金斯顿皇后大学物理学助理传授格雷格·范·安德斯(Greg van Anders)说：它真的让我们可以专注于研究究竟，并行使所知道的器材，找到构建这种材料的起点。
Glotzer是研究纳米粒子若何经由熵的惊人机制自组装的向导者，固然熵平日被认为是无序的一种量度，但Glotzer团队行使熵从粒子中缔造出有序的晶体。能如许做是因为熵并不是无序的，而是系统自由水平的一种器量。若是粒子有很大空间，它们就会随机地分布在空间中，当单个粒子有最大的自由时，粒子鸠合就有最大的自由。然则在Glotzer存眷的系统中，粒子没有太多的空间。若是偏向是随机的，大多数会被困住。
若是粒子组织成晶体构造，则粒子系统是最自由的。物理学定律是如许，粒子也要遵守。凭据外形，研究人员展示了若何获得各类有趣的晶体：一些雷同于盐晶体或金属中的原子晶格，还有一些显然是新的(如“准晶体”，没有反复的模式)。在曩昔，平日是经由选择外形并模拟其所形成的晶体来实现这一方针。研究花了数年时间，发现了使特定外形的粒子可以形成特定晶体设计划定。如今，已经把它转过来了，如许就能够把一个晶体构造插入到新法式中。
这就给了一个粒子外形来建造，经由将问题从“这个外形会发生什么晶体？”从新组织为“这个外形会发生我的晶体吗？”研究小组在研究中索求了跨越1亿种分歧的外形。在通俗电脑上，一天就能研究出比曩昔十年所报道更多分歧种类的粒子。研究使用该软件来识别粒子外形，以构建四个常见的晶格(简洁立方、体心立方、面心立方和金刚石)和两个更复杂的晶格(-锰和-钨)。当这些工作完成后，测验了一种天然界不为人知的晶格，这是研究人员的设计：一种被称为“六边形慎密分列”的晶体变体。
该团队估计，实验纳米科学家将可以经由制造一批外形准确的粒子，并将它们添加到液体中，从而制造出这些晶体。在液体中，纳米颗粒会自行组装。只要它们持续受到限制，就会连结构造。这或者会导致人造构造色彩的提高，就像蝴蝶同党经由与光互相感化发生通亮的色彩一般。与色素分歧，构造颜色不会褪色，这种颜色也能够经由一种机制来开启和封闭，要么限制粒子，使它们形成晶体，要么给它们留出空间，使晶体盘据。
