研究进展:胶体准晶体取得重要进展

科技工作者之家 2021-03-01

来源:今日新材料

从金属到聚合物,许多材料中都发现了准晶体。然而,它们形成的原因和方式仍未被完全理解。原位透射电子显微镜表明金属中合金准晶形成了一种错误和修复机制,即准周期晶体在相位应变存在的情况下生长不完美,并且只在稍后完善自己成为高质量的准晶,但相位应变可以忽略。对于其他类型的准晶体,如树枝状、聚合物或胶体准晶体,其生长机制尚未被研究过。软物质准晶体通常产生于熵,而不是能量,相互作用,并且通常不会(在实验室或在硅中)生长成大体积准晶体。因此,目前尚不清楚软物质准晶,是否具有金属合金准晶所具有的高度结构质量。

近日,来自美国密歇根大学的Sharon C. Glotzer等研究者通过计算机模拟硬四面体系统,研究了熵驱动的胶体十二面准晶体(DQCs)的生长,这是各向异性胶体粒子形成准晶体的简单模型。在此,研究者回答了硬四面体体系中十二面准晶体(DQC)的问题。因为四面体粒子是硬的,也就是说,只通过排除体积相互作用,研究者的系统完全由熵控制,也就是说,DQC从熵最大化形成,因此是软物质准晶体的良好表示。研究者从蒙特卡罗(MC)模拟运行中发现,在DQC生长过程中,相应变仍然很小,并且只会进一步微弱地放松,从而产生一个高质量的DQC,直接来自熔体的相应变可以忽略不计。使用模式识别算法应用于粒子在DQC生长过程中的轨迹,研究者分析了相位应变随准周期阶的演化。与合金一样,研究者观察到高结构质量;低相位应变的DQCs直接从熔体结晶,只需要最小的进一步降低相位应变。研究者还观察到,通过连续相位应变松弛从DQC的稠密近似的变换。该结果表明,由熵控制的软物质准晶体可以在热力学上稳定,并具有高的结构质量——就像它们的合金准晶体一样。

文献链接:
Entropic formation of a thermodynamically stable colloidal quasicrystal with negligible phason strain,PNAS,2021

原文链接:
https://www.toutiao.com/i6934626773682389507/


来源:gh_d06fa4463e84 今日新材料

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwMTEzMjE5OQ==&mid=2247489388&idx=7&sn=8f73a85ebbc34fb206274956906ec937

版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。

电话:(010)86409582

邮箱:kejie@scimall.org.cn