作者:卡伦·海德，太平洋西北国家实验室 氧化锌纳米粒子排列
信用:迈克尔帕金斯，PNNL PNNL的一个研究小组发现，被认为是“弱”的原子力实际上可以施加比人们所理解的更多的控制
这一新发现发表在2月25日的《自然通讯》杂志上，可能有助于更好地预测并最终控制用于电子和其他工业应用的半导体材料的制造
材料科学家刘莉莉和埃利亚斯·纳库兹领导了一个多学科团队，探索氧化锌的形成，氧化锌是一种神奇的多功能物质，用于从尿布疹膏到半导体等一系列产品
虽然分子式(氧化锌)保持不变，但分子如何排列决定了它们的性质
“传统上，晶体生长被认为是通过添加单个原子来实现的，”刘说
“但是晶体也可以以另一种方式生长
单个的纳米粒子可以成为彼此结合形成更大晶体的构件
这被称为定向附着，我们研究了它在氧化锌生长过程中的作用
" 科学家们结合了极高分辨率的透射电子显微镜和数学模拟来解释他们的发现
这些工具之间独特的协同作用使研究人员能够从多个角度研究这个问题
纳库齐说:“这些粒子就像微型磁铁，一端是正的，另一端是负的，形成了所谓的偶极子。”
“我们发现，一种叫做偶极-偶极相互作用的微弱的长距离驱动力，可以将粒子排列在比想象中更远的距离上
因为偶极的作用就像磁铁一样，这种相互作用产生了一个使粒子对齐的扭矩
然后，当它们靠得足够近的时候，它们就会迅速就位
这种机制以前从未出现过
" 为了确保他们对观察的信心，科学家们优化了溶剂和盐的浓度，这防止了纳米粒子晶体的溶解，并使粒子附着的观察成为可能
该研究为结晶机制的长期问题提供了答案，特别是通过定向附着的非经典结晶
纳库齐说，它的基本性质意味着它不能立即转化为产品开发或技术应用，这一发现需要在其他类型的晶体结构中得到证实
但是结晶位于多个研究问题的十字路口，研究小组预计这些结果在材料合成和环境管理应用中具有广泛的意义
“基于纳米粒子组装的材料制造方法在实现从太阳能到电池到催化剂的广泛能源应用的新的或改进的性能方面具有巨大的潜力，”詹姆斯·德约里奥说，他是PNNL的巴特尔研究员，也是研究小组的高级科学家
“了解装配过程是如何工作的，以及如何控制装配过程，对于实现这一潜力至关重要
这项研究的结果揭示了一类重要的半导体材料纳米粒子组装的关键控制之一，并提出了一种简单的方法来指导这一过程
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
