Nature：纳米晶体高温结晶成三维超晶格

【引言】

在合成构建多级纳米结构过程中，现有的思想主要分“自下而上”和“自上而下”两个原则，前者即是将一些简单的、较小的结构单元通过弱的相互作用自组装形成较大、较复杂的结构体系，而胶体纳米晶体结晶化成超晶格是“自下而上”合成思想的典型代表，通过该方法合成的“超材料”具有许多自发的优异特性。通过精确控制单个纳米晶体的尺寸、形状和组成，可以制备得到多样化的单组分或多组分的超晶格材料。目前，制备纳米晶体超晶格主要通过精确控制溶剂蒸发、不稳定化的组装过程或DNA引导结晶。其中，纳米晶体溶液的缓慢溶剂蒸发过程或冷却过程是成功的结晶过程的关键因素。

【成果简介】

近日，美国SLAC国家加速器实验室Christopher J. Tassone和斯坦福大学Matteo Cargnello（共同通讯）在Nature发表了“High-temperature crystallization of nanocrystals into three-dimensional superlattices的文章。研究人员报道了高温条件下的胶体合成期间，微米尺寸的面心立方三维纳米晶体超晶格的快速增长。同时，由于超晶格模板导致的晶格膨胀和精确纳米晶体尺寸控制，研究者利用原位小角度X射线散射观察了晶格内单个纳米晶体的连续生长过程。热力学模型表明：由纳米晶体表面覆盖的配体和纳米晶核尺寸引起的平衡相互作用力（包括吸引力和排斥力）是最终结晶的原因。另外，可以通过控制颗粒间的相互作用形成不同的超晶格结构，例如六方密堆积晶格。此外，各种纳米晶体系统合理组装成新型材料后不仅有助于基础研究，还有助于其进一步在磁学、电子学和催化领域的实际应用。

【图文导读】

图1钯纳米晶体及其超晶格的表征

图2使用不同的酸配体形成的钯超晶格纳米晶体

图3结晶过程中颗粒间的相互作用表征

图4加热-冷却循环期间，超晶格的可编程结晶-溶解-再结晶过程表征

文献链接：High-temperature crystallization of nanocrystals into three-dimensional superlattices（Nature, 2017, DOI: 10.1038/nature23308）

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