休斯頓——(2021 年 10 月 21 日)——大自然顯然喜歡對(duì)稱。例如，看看你自己的手。但有時(shí)大自然會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱的東西，原因并不總是很清楚。

萊斯大學(xué)化學(xué)家馬修瓊斯和他的團(tuán)隊(duì)一直在尋找有關(guān)有用納米粒子的這些問(wèn)題的答案——現(xiàn)在似乎有了答案。

瓊斯、第一作者兼博士后研究員孫木華和研究生程志華和陳偉銀的一項(xiàng)新研究證明了粒子生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)稱性破壞如何可靠地形成金字塔形金四面體納米晶體。

在對(duì)稱破缺中，發(fā)展中系統(tǒng)的小波動(dòng)決定了系統(tǒng)的命運(yùn)。在這種情況下，它適用于從以對(duì)稱原子晶格開始的納米級(jí)種子晶體的生長(zhǎng)。

萊斯大學(xué)的研究人員展示了如何在結(jié)晶過(guò)程中平衡熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)力，從而使顆粒向所需方向傾斜生長(zhǎng)。他們的發(fā)現(xiàn)也為使用不對(duì)稱納米粒子作為獨(dú)特超材料的構(gòu)建塊開辟了道路。

化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Nano 上的這項(xiàng)研究源于瓊斯帕卡德獎(jiǎng)學(xué)金支持的工作，該獎(jiǎng)學(xué)金于 2018 年獲得資助，以幫助他進(jìn)行液體細(xì)胞透射電子顯微鏡(TEM) 的研究。

瓊斯和他的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的技術(shù)允許研究人員通過(guò)一個(gè)足夠大的窗口觀察液體中單個(gè)金屬納米粒子的形成，以允許電子通過(guò)。在一般使用中，透射電子顯微鏡在高真空下工作，并簡(jiǎn)單地蒸發(fā)暴露的液體。

研究人員指出，四面體形狀的納米粒子經(jīng)常作為其他過(guò)程的副產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)，但在實(shí)驗(yàn)室中有意制造它們已被證明是一個(gè)挑戰(zhàn)。

“如果一個(gè)粒子是單晶，它通常會(huì)繼承晶格的對(duì)稱性，”瓊斯說(shuō)。“而且晶體往往是高度對(duì)稱的，如立方體或菱形十二面體或八面體。但是有些人看到了一些奇怪的異常值，它們神秘地比父晶格具有更低的對(duì)稱性。”