莱顿大学物理学家丹妮拉·克拉夫特（Daniëla Kraft）与胡里奥·梅利奥（Julio Melio）在实验室制备出一种能够在无需外部驱动条件下改变形状的软性结构，并在《自然》发表关于显微尺度超材料的研究成果。

克拉夫特表示，超材料的特性并非主要由材料本身决定，而是取决于结构设计及其连接方式。研究团队的目标是在显微尺度上实现具备可运动特征的功能性结构。

以胶体微粒逐步搭建

该团队与莱顿大学及AMOLF的教授马丁·范赫克（Martin van Hecke）合作，设计并构建了由胶体微粒组成的超材料，所用微粒为微小的二氧化硅球体。梅利奥将这些微粒组装为预先设计的构建单元，并在约为人类头发直径十分之一的尺度上完成制造。

研究人员指出，菱形排列是实现结构运动的关键：他们将每个菱形内部的粒子固定以保证机械稳定，再通过单点连接不同菱形，使其能够相对旋转。团队从少量单元起步，逐步扩展为更复杂的结构，最终形成所谓的Kagome晶格。

热波动驱动的自发形变

在光学显微镜下，这些结构表现出可自发折叠与展开的特征。梅利奥解释称，在这一尺度上，粒子会因热能持续运动，而这种内在运动能够驱动结构发生形变，无需外部能量输入。

研究团队观察到，结构的运动并非随机：当一组四边形单元向一个方向旋转时，相邻单元会向相反方向旋转，从而使整体结构出现先收缩、后膨胀的过程。

引入磁响应实现外部控制

在实现自发形变的基础上，团队进一步尝试对显微超材料的运动进行外部控制。通过使用磁性微粒，研究人员使该超材料能够对外部磁场产生响应；磁场的开启或关闭可使结构按指令收缩或膨胀。研究人员认为，这一进展是材料走向实际应用的重要一步。

理论物理学家西尔克·亨克斯（Silke Henkes）参与建立了描述热运动与超材料结构相互作用的理论框架。亨克斯表示，实验结果与模型预测相一致。

范赫克表示，在如此小的尺度上实现超材料制造，为将更多超材料概念引入显微世界提供了可能。克拉夫特则指出，该设计有望成为智能材料或可自主响应环境的微型机器人基础。