作者:康奈尔大学的梅勒妮·莱夫科维茨 异构化在小有机分子(例如
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偶氮苯的顺式-反式转化)，而大量无机固体表现出相变
尽管尺寸很小，但纳米晶体在固-固转变中遵循块状行为
在更小的长度尺度上，无机团簇以分子和无机固体的特征异构化
红色和蓝色表示两种不同的结构
学分:科学(2019)
DOI: 10
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aau9464 三年前，当材料科学与工程副教授理查德·罗宾逊在以色列希伯来大学休假时，他让一名研究生送他一些特定尺寸的纳米粒子
“当他们找到我的时候，我用分光计测量他们，我说，‘等等，你给我的是较小的粒子，而不是较大的粒子
“他说，‘不，我给你寄了更大的。’”罗宾逊回忆起他和他的顾问柯蒂斯·威廉森的对话，他是化学和生物分子工程的博士生
“我们意识到他们在飞行时一定发生了变化
这引发了一连串的问题和实验，让我们有了这个新发现
" 他们推断这些粒子在他们从伊萨卡到耶路撒冷的旅途中发生了变化
这一认识导致了无机异构化的发现，在这种情况下，无机材料几乎可以瞬间在离散状态之间切换——比声速还快
这一发现填补了已知的有机分子相变(如使视力成为可能的分子)和散装材料(如石墨向钻石的转变)之间的空白
他们的发现令人惊讶，因为这意味着无机材料可以像有机分子一样转化，罗宾逊说，他是这篇论文《无机簇的化学可逆异构化》的合著者，这篇论文发表于2月12日
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“我们发现，如果你把无机材料收缩得足够小，它可以很容易地在两个离散的阶段之间来回跳跃，这是由表面上少量的酒精或水分引起的，”罗宾逊说
“在飞机上，货箱里一定有水分，样本转换了相位
" 威廉森是该报的第一作者
资深作者是罗宾逊；托比亚斯·汉拉斯，史密斯化学和生物分子工程学院副教授；和希伯来大学的化学教授尤里·巴尼恩
道格拉斯·内韦尔博士
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18岁的材料科学与工程博士生安德鲁·纳尔逊和希伯来大学的伊多·哈达也做出了贡献
罗宾逊说:“我们在两个世界之间架起了桥梁，一个是变化较慢的大物质，另一个是可以在两种状态之间前后连贯翻转的小有机物质。”
“令人惊讶的是，我们在无机材料中看到了从一种状态到另一种状态的瞬间转变，令人惊讶的是，这是由简单的表面反应引发的
" 异构化——一个分子以不同的排列方式转化为另一个具有相同原子的分子——在自然界是很常见的
通常它是由能量的增加引发的，就像当光线导致视网膜中的一个分子转换，从而实现视觉一样；或者橄榄油，当加热过高时，如何异构化成反式脂肪这种不健康的形式
石墨等散装材料也可以改变相态，但它们需要比分子水平多得多的能量，而且这种变化发生得更为缓慢，这种变化在整个物质中传播，而不是瞬间转变
过去，人们发现较大的纳米粒子相变的方式更接近大块材料的变化，而不是分子的变化
但是当康奈尔团队在康奈尔高能同步加速器源观察更小的原子簇时，他们第一次观察到了离散状态之间的快速变化
“我们现在终于看到了一种新的制度，在这种制度下，你可以瞬间连贯地从一种状态转换到另一种状态，”汉拉斯说
“如果你把它们做得足够小，无机材料可以很容易地来回翻转
这是一个启示
" 罗宾逊说，如果没有国际象棋，研究人员就无法精确确定原子的位置，他们在国际象棋中进行了全散射实验，检查了星团的所有x光散射，使他们能够精确定位原子的位置
他们还得到了一种新技术的帮助，这种新技术是他们开发的，用来创造神奇大小的团簇——之所以这么说，是因为他们有“完美”数量的原子，而且可以添加更多的单个原子，使它们极其稳定
“我们能够想出一个非常纯的魔法大小的星团，”罗宾逊说
“正因为如此，当它与酒精或水反应时，你会看到一个非常纯粹的转变”，从一个离散的状态到另一个
罗宾逊说，虽然还需要进一步的研究，但未来可能的应用包括将这些粒子用作计算中的开关或传感器
这一发现也可以用于量子计算，或者作为产生更大纳米粒子的种子
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