作者:赵利利 来源:中国科学报 发布时间:2017/8/10 9:39:16
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“人造原子”组成完美晶格

纳米晶体组装成有序的“超晶格”。图片来源:美国《科学日报》 

因为可以组织成看起来像分子的结构,一些世界上最小的晶体被称为“人造原子”,包括作为新材料潜在构件的超晶格。

现在,来自斯坦福大学的科学家首次观察到纳米晶体迅速形成超晶格并不断增长的过程。他们的发现将有助于科学家微调装配工艺,使其适应新型材料,如磁存储、太阳能电池、光电子以及加速化学反应的催化剂等。

发现这一组合过程的关键所在是科学家们偶然发现超晶格可以在纳米晶体的常规合成中以超快的速度形成,快到只是短短几秒钟之内,而不是通常的数小时或者数天。科学家们在斯坦福直线性加速器中心的斯坦福同步辐射光源上使用了强大的X射线束来观察纳米晶体的生长及其实时快速形成超晶格的过程。

自20世纪80年代以来,科学家一直在实验室制造纳米晶体。由于其微小尺寸受量子力学规律的约束,纳米晶体具有一些特别的属性,这些属性可以通过改变晶体的大小、形状来改变和组成。例如,称为量子点的球形纳米晶体,其发光的颜色就取决于晶体的尺寸,这种晶体由半导体材料制成,主要用于生物成像,最近已经投入到高分辨率电视显示器的使用中。

20世纪90年代初,研究人员开始使用纳米晶体来构建具有规则晶体有序结构,但却使用小颗粒代替了单个原子的超晶格。科学家预计这些超晶格将会有不同寻常的属性,超过其部分的总和。

直到这次发现前为止,超晶格一直都是在低温环境下缓慢增长,所需时间有时甚至长达几天。

目前,该团队持续进行后续实验,了解更多关于超晶格如何增长的问题,以进一步探索如何调整成品超晶格的尺寸、结构和性能。

(赵利利编译)

《中国科学报》 (2017-08-10 第6版 前沿)
 
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