由莱斯大学制作
一幅插图显示了金种子向晶体、不对称四面体纳米粒子的发展
这些图像是在莱斯大学通过一种被称为液体细胞透射电子显微镜的技术拍摄的
学分:琼斯研究小组/莱斯大学 大自然显然喜欢对称
例如，看看你自己的手
但是有时候大自然会产生不对称的东西，原因并不总是很清楚
莱斯大学化学家马修·琼斯和他的团队一直在寻找有用的纳米粒子的答案，现在似乎已经有了答案
琼斯，第一作者和博士后研究员孙，研究生程志华和陈伟银的一项新研究证明了在粒子生长过程中对称性破缺是如何可靠地形成金字塔形的金四面体纳米晶体的
在对称性破缺中，发展中系统的微小波动决定了系统的命运
在这种情况下，它适用于从对称原子晶格开始的纳米级种子的晶体生长
莱斯的研究人员展示了如何在结晶过程中平衡热力学和动力学的力，以使颗粒向所需的方向倾斜生长
他们的发现也为使用不对称纳米粒子作为独特超材料的构建模块开辟了道路
这项发表在美国化学学会杂志《ACS Nano》上的研究源于琼斯·帕卡德奖学金资助的工作，该奖学金于2018年授予，旨在帮助他从事液体细胞透射电子显微镜的研究
琼斯和他的实验室开发的技术允许研究人员通过一个足够大的窗口观察液体中单个金属纳米颗粒的形成，以允许电子通过
一般来说，透射电子显微镜在高真空下工作，只是蒸发暴露的液体
研究人员指出，四面体形状的纳米粒子经常被发现是其他过程的副产品，但在实验室中有目的地制造它们被证明是一个挑战
琼斯说:“如果粒子是单晶，它通常会继承晶格的对称性。”
晶体往往是高度对称的，像立方体或菱形十二面体或八面体
但是还有一些奇怪的异常值，一些人看到它们神秘地具有比母体晶格更低的对称性
" 这项新研究是琼斯实验室首次展示液体细胞技术的工作原理
在细胞中流动含有配体和前体的流体的能力使它们能够在生长过程中停留在某一点上，并改变最终纳米颗粒产品的对称性
关键似乎是生长的速度和条件，在这种条件下，金原子倾向于附着在粒子的尖端和边缘，而不是热力学上有利的表面
琼斯说:“现在我们能够筛选一系列条件，我们能够看到一端是动态增长，另一端是平衡的光谱。”
“动态生长速度很快，突起生长非常快，但控制得不太好
在平衡状态下，增长缓慢，系统做它想做的事情，即保持对称性
“但是液体细胞TEM让我们可以动态改变一个变量，并看到中间的行为，我们可以看到这种奇怪的对称性被打破，一个定义明确的四面体粒子出现了
所以我们得出结论，这必须是平衡和动力因素之间的平衡
" 琼斯说，理解基本平衡“应该可以推广到其他各种情况
" 他说，这一发现也使液体细胞透射电镜成为观察和分析动态化学过程的有价值的工具，有可能消除生物医学、催化或纳米光子学粒子合成中的大量试错
他说:“没有什么比看着整件事情发生更好的了。”
“这就是这项技术的作用
你不是向某物发射光子，然后必须做一系列分析来解释结果
你只要看着这个过程
眼见为实
"
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