东京大学 在振动的碳纳米角中生长的氯化钠晶体
信用:2021美国化学学会 两种新技术，原子分辨率实时视频和锥形碳纳米管限制，使研究人员能够观察到前所未见的晶体形成细节
这些观察证实了关于盐晶体如何形成的理论预测，并为关于晶体形成如何从无序的化学混合物中产生不同有序结构的一般理论提供了信息
晶体包括许多熟悉的东西，如雪花、盐粒甚至钻石
它们是组成分子的规则和重复排列，是从这些分子的混沌海洋中生长出来的
从这种无序状态到有序状态的生长过程被称为成核，尽管已经研究了几个世纪，但直到现在，在原子水平上的确切过程从未得到实验证实
仅仅能够在原子水平上看到分子是不够的——这种能力已经伴随我们几十年了
晶体的生长是一个动态的过程，对其发展的观察和对其结构的观察一样重要
幸运的是，东京大学化学系的研究人员用他们的单分子原子分辨率实时电子显微镜技术解决了这个问题
这以每秒25幅图像的速度捕捉化学过程的细节
“我们硕士的一个学生，Masaya Sakakibara，用SMART-EM研究了氯化钠(盐)的行为，”项目助理教授中村隆之说
“为了保持样品的位置，我们使用原子厚的碳纳米角，这是我们以前的发明之一
捕捉到令人惊艳的萨卡基巴拉视频后，我们立即注意到有机会以前所未有的细节研究晶体成核的结构和统计方面
" 氯化钠在生长
信用:2021美国化学学会 中村和他的团队观看了萨卡基巴拉拍摄的视频，他们是第一个看到由数十个氯化钠分子组成的立方体晶体的人，这些氯化钠分子是从钠离子和氯离子的混乱混合物中形成的
很快，他们注意到晶体出现频率的统计模式；它遵循所谓的正态分布，这种分布长期以来被理论化，但直到现在才被实验验证
“盐只是我们探索成核事件基本原理的第一个模型物质，”大学教授中村荣一说
“盐只有一种结晶方式
但是其他分子，如碳，可以以多种方式结晶，形成石墨或金刚石
这被称为多态性，没有人见过导致它的成核的早期阶段
我希望我们的研究为理解多态性的机制提供了第一步
" 氯化钠在生长
信用:2021美国化学学会 不过，这个团队并不只是想着钻石；晶体生长中的多态性也是一些药物和电子元件生产中的一个重要过程
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