河北20选5前三组:我科學家發現一種新的晶體生長模式 

2019-06-05 11:04:45 來源: 科技日報 作者: 吳長鋒

中國科技網·科技日報合肥6月5日電(記者 吳長鋒)記者從中科院合肥研究院獲悉,該院固體所秦曉英研究員課題組與合作者合作,發現了一種新的晶體生長模式,相關研究結果日前發表在Cell Press旗下的期刊《物質》上。

晶瑩剔透的水晶,千奇百怪的鐘乳石……這些自然界的造化之功的背后,有一個共同的物理過程在發生作用—結晶過程。傳統的觀點認為,晶體生長的微觀過程,是構成晶體的原子或者分子在熱運動的驅動下,發生隨機的碰撞并鍵聯在一起,逐漸形成一個小團簇;當小團簇的尺寸大于某個臨界尺度(臨界晶核)之后,它就會傾向于不斷地吸收更多的原子/分子同伴而繼續長大,直到成為宏觀尺度的晶體。

這一觀點在最近20年受到了挑戰。人們在實驗上發現,用水熱法合成一些納米晶體的過程中,一些尺寸較小的納米晶粒,會沿著特定的方向互相靠近,通過界面熔合彼此連接在一起,形成大尺度的單晶。這種不同于傳統觀點的晶體生長模式被命名為取向聚集。

有沒有可能在發生取向聚集的過程中,組分顆粒與其所處環境中的可溶性物質之間發生化學反應,最后形成具有不同(更復雜的)化學成分及不同相結構的新的晶體呢?科研人員通力合作,從實驗和理論兩方對上述問題給出了肯定的回答。

科研人員在穩定的碳酸釔納米顆粒懸浮液中,加入電解質在適當溫度經過反應之后,形成微米級的片狀單晶體。通過X射線衍射的數據分析,以及進一步采用高分辨透射電鏡 、場發射掃描電鏡等先進的實驗手段,對反應前后的產物的顆粒微觀形貌以及局域原子結構進行表征;結合第一性原理計算,在理論上分析了經典和取向聚集模式的反應速率,從而令人信服地證明了這是一種新的取向聚集模式。由于伴隨顆粒取向聚集過程發生化學反應,故這一晶體生長模式被稱之為化學反應導向的取向聚集(CROA)。

CROA模式的發現,將會加深對自然界礦物形成機理的認識,為合成新功能材料提供新的思路和途徑,具有重要的理論和實踐意義。

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