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第一作者：Shihao Zang

通訊作者：Glen M. Hocky, Stefano Sacanna

通訊單位：紐約大學(xué)

論文速覽

分子晶體的結(jié)構(gòu)是用散射技術(shù)來(lái)識(shí)別的，因?yàn)槿说娜庋劭床坏剿鼈兊膬?nèi)部。微米大小的膠體粒子能夠用光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀察結(jié)晶，但在實(shí)際中仍然受到缺乏“X射線視覺(jué)”的阻礙。

本研究開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀察膠體晶體化過(guò)程的系統(tǒng)。研究團(tuán)隊(duì)利用了與水折射率匹配的熒光標(biāo)記膠體粒子，在水溶液中形成離子晶體，并通過(guò)粒徑比和鹽濃度控制其結(jié)構(gòu)。通過(guò)原位共焦顯微鏡技術(shù)，能夠區(qū)分粒子的三維（3D）坐標(biāo)，并通過(guò)與已知原子排列的模擬散射模式比較來(lái)識(shí)別晶體結(jié)構(gòu)。此外，研究還觀察了晶體缺陷的運(yùn)動(dòng)和晶體熔化過(guò)程，揭示了晶體孿晶的起源。

圖文導(dǎo)讀

圖1：整體策略。

圖2：二元晶體的組裝和成像。

圖3：3D晶體重建和結(jié)構(gòu)識(shí)別。

圖4：單點(diǎn)缺陷CsCl和Cu₃Au型晶體中最常見(jiàn)的單點(diǎn)缺陷的共焦成像和3D渲染圖。

圖5：類(lèi)Cu₃Au晶體中的孿晶界分析。

圖6：類(lèi)Cu₃Au晶體中的雙孿晶特征。

總結(jié)展望

本研究開(kāi)發(fā)了一種新型平臺(tái)，能夠在水溶液中以單粒子精度生成和內(nèi)部分析二元離子膠體晶體。通過(guò)精確控制粒子大小比例和鹽濃度，研究者能夠觀察到晶體缺陷的運(yùn)動(dòng)和晶體熔化過(guò)程，為理解晶體成核和生長(zhǎng)機(jī)制提供了新的視角。

此外，該研究還提高了粒子追蹤的精度，尤其是在密集堆積系統(tǒng)中，有助于推動(dòng)膠體晶體材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Enabling three-dimensional real-space analysis of ionic colloidal crystallization

期刊：Nature Materials

DOI：10.1038/s41563-024-01917-w

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/05/59ae1f1bca/

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