美國布朗大學Ou Chen教授今日Nature：來自去頂四面體量子點中的超結構

【前言】

從純數學到工業設計，形狀組裝是許多學科都感興趣的，并且一直是一個活躍的研究課題。甚至最簡單的柏拉圖形狀，四面體，當被組裝在一個確定的空間中時，也會變得復雜，因為它不在歐幾里德幾何的三維（3D）空間中平鋪。在研究人員提出四面體可能具有任何凸形的最低堆積密度之后，它們排列成的致密相就引起了科研人員極大的興趣。到目前為止，四面體填充的數學構造已經取得了相當大的進展，這包括以準晶方式組裝四面體的開創性工作。與廣泛的數學研究不同，這一領域的實驗成果報道很少。組裝四面體的復雜超結構，尚未通過實驗觀察到。

【成果簡介】

近日，來自美國布朗大學的Ou Chen教授（通訊作者）在Nature上發表文章，題為“Superstructures generated from truncated tetrahedral quantum dots”。作者報道了通過控制組裝條件，將去頂四面體量子點（TTODs）納米晶體組裝成三種不同的超結構——一維手性四螺旋、二維準晶近似超晶格和基于三維團簇的體心立方單晶。利用實空間和倒易空間中的技術，作者團隊成功地表征了從納米晶體平移有序到單個量子點的原子取向排列的超結構。作者的組裝模型表明，納米晶超結構的形成主要是由四面體的各向異性斑片狀引起的選擇性面對面接觸所決定的。這項研究提供了關于將非球形納米晶體組裝成復雜超結構的信息，并可能增強自組裝納米晶超材料在實際應用中的潛力。

【圖文導讀】

圖1. TTQD構件和四螺旋組件的特性

圖2. 基于3D團簇的bcc單晶的表征

圖3. 具有試探性準晶近似超結構的2D超晶格的表征

【總結】

作者發現TTQDs可以自組裝成三種不同的超結構:一維手性四螺旋、二維準晶近似超晶格和基于3D團簇的bcc超晶體。據作者所知，這些結果為由單組分四面體組裝的復雜超結構提供了第一次實驗觀察。通過利用TTQDs的原子晶相和獨特的組裝超結構，在實空間和倒易空間中使用表征技術闡明了TTQDs組裝的細節。此外，作者還確定了熵和焓共同誘導的特定面接觸，這是不同維度超結構形成的主要驅動力。這項研究不僅展示了四面體形納米材料的基本組裝策略，還推動了納米晶體組件在原子、納米和宏觀材料上擴展的勢頭朝著更高的復雜性發展。

文獻鏈接：Superstructures generated from truncated tetrahedral quantum dots，(Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0512-5)

本文由材料人編輯部學術組Z. Chen翻譯，材料牛整理編輯。

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