现在，苏黎世联邦理工学院的科学家们已经成功地创造出了立方体形状的磁性积木，这是有史以来第一次，它们可以连接在一起形成二维形状。科学家们称之为模块的新积木不是偶极的，而是四极的，这意味着它们每个都有两个北极和两个南极。在每个3D打印塑料模块内，都有两个小的传统偶极磁铁，它们的极性相等，彼此相对(见图)。这些积木可以像小棋盘一样组装起来，形成任何二维形状。它的原理是这样的:因为南极和北极相互吸引，一个四极建筑积木的两个南极朝左和朝右，会在它的四个侧面分别吸引一个旋转90度的建筑积木，这样它的北极就朝左和朝右了。

基于这一原理，科学家们制作了边缘长度超过2毫米的彩色模块。他们将它们组装成像素艺术表情符号，以展示这些模块的功能。然而，可能的用例远不止这些噱头。“我们对软机器人领域的应用特别感兴趣，”联邦理工学院布拉德利·纳尔逊教授小组的博士生、科学家们最近发表在《科学》杂志上的论文的主要作者洪日·顾说科学的机器人。

四极子和偶极子在同一个积木里

四极控制着模块的磁性。不过，实际情况要比这复杂一点，因为除了强大的四极子外，科学家们还在积木中加入了一个弱偶极子。他们将模块中的小磁铁排列成一个小角度而不是平行(见图)。

“这使得模块与外部磁场对齐，就像指南针一样，”顾解释说。“有了可变磁场，我们就可以移动我们从模块中制造出来的形状。加上一些柔性连接器，甚至可以制造出由磁场控制的机器人。”

顾说，他们的工作最初是为了开发新的原理。它是尺寸无关的，他说，这意味着没有理由不能开发更小的四极模块。科学家们还在研究如何利用这些模块在磁场的帮助下将线性结构组合成多维物体。这在未来的医学中是很有用的:可以想象，像支架这样的物体可以由由这些模块组成的线形成。这条线可以通过一个相对简单、微创的程序，通过一个微小的开口插入体内，然后用磁场将其组装成体内最终的多维结构。