納米晶體組裝成有序的“超晶格”。圖片來源：美國《科學(xué)日報》 

因為可以組織成看起來像分子的結(jié)構(gòu)，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(gòu)件的超晶格。

現(xiàn)在，來自斯坦福大學(xué)的科學(xué)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(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家微調(diào)裝配工藝，使其適應(yīng)新型材料，如磁存儲、太陽能電池、光電子以及加速化學(xué)反應(yīng)的催化劑等。

發(fā)現(xiàn)這一組合過程的關(guān)鍵所在是科學(xué)家們偶然發(fā)現(xiàn)超晶格可以在納米晶體的常規(guī)合成中以超快的速度形成，快到只是短短幾秒鐘之內(nèi)，而不是通常的數(shù)小時或者數(shù)天?？茖W(xué)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(qiáng)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(jì)80年代以來，科學(xué)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(xué)規(guī)律的約束，納米晶體具有一些特別的屬性，這些屬性可以通過改變晶體的大小、形狀來改變和組成。例如，稱為量子點(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(dǎo)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(jì)90年代初，研究人員開始使用納米晶體來構(gòu)建具有規(guī)則晶體有序結(jié)構(gòu)，但卻使用小顆粒代替了單個原子的超晶格。科學(xué)家預(yù)計這些超晶格將會有不同尋常的屬性，超過其部分的總和。

直到這次發(fā)現(xiàn)前為止，超晶格一直都是在低溫環(huán)境下緩慢增長，所需時間有時甚至長達(dá)幾天。

目前，該團(tuán)隊持續(xù)進(jìn)行后續(xù)實驗，了解更多關(guān)于超晶格如何增長的問題，以進(jìn)一步探索如何調(diào)整成品超晶格的尺寸、結(jié)構(gòu)和性能。

（趙利利編譯）