納米晶體組裝成有序的“超晶格”。圖片來(lái)源：美國《科學(xué)日報》
因為可以組織成看起來(lái)像分子的結構，一些世界上最小的晶體被稱(chēng)為“人造原子”，包括作為新材料潛在構件的超晶格。
現在，來(lái)自斯坦福大學(xué)的科學(xué)家首次觀(guān)察到納米晶體迅速形成超晶格并不斷增長(cháng)的過(guò)程。他們的發(fā)現將有助于科學(xué)家微調裝配工藝，使其適應新型材料，如磁存儲、太陽(yáng)能電池、光電子以及加速化學(xué)反應的催化劑等。
發(fā)現這一組合過(guò)程的關(guān)鍵所在是科學(xué)家們偶然發(fā)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，快到只是短短幾秒鐘之內，而不是通常的數小時(shí)或者數天?？茖W(xué)家們在斯坦福直線(xiàn)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(xiàn)束來(lái)觀(guān)察納米晶體的生長(cháng)及其實(shí)時(shí)快速形成超晶格的過(guò)程。
自20世紀80年代以來(lái)，科學(xué)家一直在實(shí)驗室制造納米晶體。由于其微小尺寸受量子力學(xué)規律的約束，納米晶體具有一些特別的屬性，這些屬性可以通過(guò)改變晶體的大小、形狀來(lái)改變和組成。例如，稱(chēng)為量子點(diǎn)的球形納米晶體，其發(fā)光的顏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(jīng)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(kāi)始使用納米晶體來(lái)構建具有規則晶體有序結構，但卻使用小顆粒代替了單個(gè)原子的超晶格?？茖W(xué)家預計這些超晶格將會(huì )有不同尋常的屬性，超過(guò)其部分的總和。
直到這次發(fā)現前為止，超晶格一直都是在低溫環(huán)境下緩慢增長(cháng)，所需時(shí)間有時(shí)甚至長(cháng)達幾天。
目前，該團隊持續進(jìn)行后續實(shí)驗，了解更多關(guān)于超晶格如何增長(cháng)的問(wèn)題，以進(jìn)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）
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