东京大学 东京大学和复旦大学的研究人员观察了液滴中的结晶过程
学分:东京大学工业科学研究所 结晶是原子或分子组装成高度有序的固体晶体，发生在自然、生物和人工系统中
然而，在有限的空间中结晶，例如病毒的蛋白质外壳的形成，却知之甚少
研究人员正试图控制在有限空间中形成的最终晶体的结构，以获得具有所需性能的晶体，这需要对结晶过程有透彻的了解
东京大学和复旦大学工业科学研究所的一个研究小组，由田中和谭鹏领导，使用一滴胶体——液体粒子在另一种液体中的分散体，如牛奶——作为球体中单个原子或分子的模型
不同于单个原子或分子，它们太小而不容易观察，胶体颗粒足够大，可以用显微镜观察
这使得研究人员能够在结晶过程中实时跟踪单个粒子的顺序
谭说:“我们将胶体颗粒在不同条件下在许多液滴中的组织过程可视化，从而提供了球体中结晶过程的图像。”
基于他们的观察，研究小组提出结晶过程包括三个阶段:液滴表面“表层”的初始有序化，液滴核心的成核和生长，然后整个结构的缓慢成熟
首先，由在液滴表面快速形成的单层有序胶体颗粒组成的皮肤
接下来，结晶发生在远离结晶皮肤的液滴核心
这两个区域中结晶之间的竞争控制了最终晶体的结构
研究人员发现，带负电的胶体粒子之间的“软”(长距离)相互作用影响了它们的组织和最终的晶体结构
这些软相互作用受动力学支配，即形成最快的相互作用，而不是那些使用最少能量给出热力学稳定结构的相互作用，说明动力学在受限空间的结晶中起着重要作用
众所周知，热力学对晶体的最终结构有很大的贡献
该团队的发现证实了动力学也是不可或缺的，进一步加深了我们对受限空间结晶的了解
田中解释说:“这项研究加深了我们对几何约束系统中结晶过程的理解，使研究人员更接近于在非常小的规模上实现晶体的可控生长。”
对受限系统中晶体形成过程的详细了解，可能有助于获得具有设计结构的晶体，例如用于特定电子应用的纳米颗粒，从而使研究人员能够更好地控制结构，进而控制有价值材料的特性
文章“球体中结晶的形态选择动力学”发表在《自然物理学》上
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