最新Nature:膠體金剛石

【引言】

立方金剛石晶體結構的自組裝膠體納米顆粒被認為可以用于制備具有光子帶隙的材料。這類材料可以抑制光的自發發射，從而有望應用于制造光過濾裝置、激光諧振腔等器件以發展新型光富集技術。然而，由于顆粒在金剛石晶格中為四面體配位狀態，實現膠體金剛石的自組裝行為一直頗具挑戰。

【成果簡介】

紐約大學的Stefano Sacanna和David J. Pine（共同通訊作者）等人通過利用部分壓縮的四面體簇以及可伸縮的粘性補丁（patch）顆粒實現了膠體立方金剛石的自組裝行為。這一自組裝過程主要基于補丁-補丁吸附行為與立體互鎖機制的結合，其中立體互鎖機制可以實現選擇性交錯鍵取向的功能。光子能帶結構計算結構揭示了該自組裝材料的晶格具有寬泛、完全的光子帶隙。而在自組裝立方金剛石結構中的膠體顆粒被高度約束，具有力學穩定性，能夠在干燥條件下維持金剛石的結構。基于以上結果，研究認為這類金剛石結構可以作為理想模板用于制備具有立方金剛石對稱性的新型光子晶體材料。2020年09月23日，相關成果以題為“Colloidal diamond”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1膠體金剛石晶格模型示意圖

圖2 壓縮四面體簇的合成

圖3立方金剛石膠體晶體的結晶

圖4 壓縮比率與相對能帶的關系

文獻鏈接：Colloidal diamond（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2718-6）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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