三十年前，一位日本教授，一架顯微鏡，一根縫衣針，折出了比大頭針針尖還小的紙鶴。

三十年後，來自紐約州伊薩卡（Ithaca）康奈爾大學的研究人員們更上層樓，“折”出了紅血球大小的折“紙”作品。

把摺紙縮小再縮小。雖然繼承了傳統摺紙的形式，但這個新作品並不是真的用紙做的，而是用僅有幾個原子厚的玻璃和碳薄片，自行摺疊形成的。是的，它太小巧了，根本無法用人手操作，只能靠自己摺疊自己。

石墨烯是由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型蜂巢晶格狀的平面薄膜，是隻有一個碳原子厚度的二維材料。

“這是世界上最薄的折‘紙’作品，它的大小可以跟微生物組織相提並論。”康奈爾大學伊薩·科恩（Itai Cohen）應用物理實驗室的博士後馬克·米斯金（Marc Miskin）說。3月14日，他在美國物理協會於新奧爾良舉辦的會議上介紹了自己最新研究做出的“摺紙”作品。

這種微摺疊結構具有像立方體或者金字塔這樣的簡單形狀，不像紙鶴那麼優雅和複雜。但是它們可以再進一步，組合成微型機械，把自己摺疊成一個個足夠小的包裹，透過注射直接進入人體內部。

伊薩·科恩講解紙模型的結構和力學特點。

剪紙藝術同樣帶來了靈感、自摺疊“摺紙”並不是康奈爾首次從日本藝術中汲取靈感。在這個新專案中與米斯金一起共事的鮑爾·邁克約恩（Paul McEuen）——一位專攻“一切微小的東西”的科學家——就一直在研究剪紙藝術。

裡面的菱形竟然在旋轉？！剪紙既包括剪紙也包括摺紙。運用了剪紙工藝的賀卡可以在開啟時呈現出精美的圖樣。人工剪開的石墨烯可以像手風琴的風箱那樣，拉出彈簧一樣的結構。

為了讓石墨烯自己摺疊，米斯金和他的同事在石墨烯上面附著了一層矽。矽是海邊白色沙灘的主要成分。這種附著著矽的石墨烯薄片只有幾原子的厚度，當它沉入水中的時候會展平。

加了酸之後，矽受酸分子擠壓，會試圖收縮，但是石墨烯很硬，會阻止矽分子彎曲。這時如果在石墨烯上劃出一道裂縫，矽就可以像門上的合頁一樣工作，就像是在摺疊一張紙。於是就變成了一種會在酸性環境中摺疊起來，在鹼性環境中展平開來的新材料。

康奈爾的團隊在很多地方都展示過這種材料。不同的“剪紙”花紋就能讓這種石墨烯-矽材料摺疊出不同的3D形狀。“給我們任意一個能單向摺疊出來的形狀，我們都可以造出來一個迷你版。” 康奈爾的研究生巴里斯·布里坎（ Baris Bircan）說。

也許以後，這些摺紙小企鵝會在人體內工作。

碳原子形成的3D形狀可能對製造微小電子器件也非常有用，因為石墨可以導電。

想象一個摺疊而成的立方體，它的每一面都可以安裝不同的元件——一面裝上微型CPU，一面裝上感測器。所有這些器件全部透過石墨烯表面的電流相互聯通。

想象一下，這樣的一個微型器械，可以注射進我們的身體，在設計地點自動展開，釋放出搭載的裝置器材，與我們的細胞協同工作…… 米斯金的團隊已經更進一步，成功的把能夠印刷電路的塑膠基板貼在了碳矽摺疊結構上。不過，離真正實現這樣的機器人，還有很長的路要走。

麻省理工學院研究的一款自摺疊機器人，在加熱時自摺疊，並帶有一塊磁鐵，透過磁場進行行走。

研究人員還想構造出更復雜的形狀，但是他們的碳矽層只能單向摺疊，這就限制了摺疊能夠達到的複雜程度。為了尋求更加靈活的材料，布里坎在實驗一種經常用於鏡片塗層的材料，二氧化鉿。類似矽，二氧化鉿也可以摺疊；但與矽不同，二氧化鉿是在鹼性環境裡面摺疊。把二氧化鉿與矽“貼”在一起，這樣的複合材料就可以在酸性溶液中向一個方向摺疊，在鹼性環境中向另一個方向摺疊。顯然，對於想製造一個超迷你起重機的研究員們來說，可以向兩個方向轉動的合頁，至關重要。

中國科學家同樣在此領域進行了研究探索，以上圖片是東華大學纖維材料改性國家重點實驗室的成果，在溫度或光的控制下，這種微米厚的氧化石墨烯紙可以爬行、摺疊甚至抓取物品。