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原子晶體結構圖解

生活更新时间:2024-12-02 21:59:26

原子晶體結構圖解（人造原子組成完美晶格）1

納米晶體組裝成有序的“超晶格”。圖片來源：美國《科學日報》

因為可以組織成看起來像分子的結構，一些世界上最小的晶體被稱為“人造原子”，包括作為新材料潛在構件的超晶格。

現在，來自斯坦福大學的科學家首次觀察到納米晶體迅速形成超晶格并不斷增長的過程。他們的發現将有助于科學家微調裝配工藝，使其适應新型材料，如磁存儲、太陽能電池、光電子以及加速化學反應的催化劑等。

發現這一組合過程的關鍵所在是科學家們偶然發現超晶格可以在納米晶體的常規合成中以超快的速度形成，快到隻是短短幾秒鐘之内，而不是通常的數小時或者數天。科學家們在斯坦福直線性加速器中心的斯坦福同步輻射光源上使用了強大的X射線束來觀察納米晶體的生長及其實時快速形成超晶格的過程。

自20世紀80年代以來，科學家一直在實驗室制造納米晶體。由于其微小尺寸受量子力學規律的約束，納米晶體具有一些特别的屬性，這些屬性可以通過改變晶體的大小、形狀來改變和組成。例如，稱為量子點的球形納米晶體，其發光的顔色就取決于晶體的尺寸，這種晶體由半導體材料制成，主要用于生物成像，最近已經投入到高分辨率電視顯示器的使用中。

20世紀90年代初，研究人員開始使用納米晶體來構建具有規則晶體有序結構，但卻使用小顆粒代替了單個原子的超晶格。科學家預計這些超晶格将會有不同尋常的屬性，超過其部分的總和。

直到這次發現前為止，超晶格一直都是在低溫環境下緩慢增長，所需時間有時甚至長達幾天。

目前，該團隊持續進行後續實驗，了解更多關于超晶格如何增長的問題，以進一步探索如何調整成品超晶格的尺寸、結構和性能。

（趙利利編譯）

《中國科學報》 (2017-08-10 第6版前沿)

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