這種準晶體具有10倍旋轉對稱的非重複性結構。
為了填補晶格空間，十邊形會發生彎曲。
準晶體材料是由化學家丹·謝克特曼(Dan Shechtman)在上世紀80年代首次發現的。2011年，謝克特曼因這一發現而獲得了諾貝爾獎。晶體的有序結構是重複出現的，準晶體的有序結構卻不具有重複性。準晶體還具有在普通晶體中不存在的對稱性——準晶體具有的5倍、10倍或12倍對稱在普通晶體中是“完全禁止”的。
首種發現的準晶體材料為金屬合金。這類材料已經用於製作煎鍋的不粘塗層和外科設備的防腐塗層。但是人們對新型準晶體材料，尤其是自組裝納米顆粒構成的材料的興趣卻遠不止如此。《科學》（Science）雜誌12月20日報道，準晶體材料家族有了新成員。美國布朗大學（Brown University）的研究人員發現了一種由單一類型的納米顆粒構建塊自組裝而成的準晶體超晶格。這是研究人員首次對由單一成分構成的準晶體超晶格進行觀察。其結果可為準晶體的結構形成提供新的見解。布朗大學化學助理教授、論文第一作者陳歐（Ou Chen）說：“雖然科學家已經通過數學和計算機模擬對單組分準晶體晶格進行了預測，但在此之前並無實驗室證明。我們得到的是一種全新類型的準晶體，並且我們已經找到了製備它的規則。這將對準晶體結構的研究產生深遠影響。”
大約兩年前，陳設計了一種新型的納米顆粒構建塊：金字塔形四面體量子點。儘管大多數關於納米顆粒構建塊的研究都是用球形顆粒完成的，但陳的四面體結構更緊湊，並可能形成更堅固的複雜結構。這種納米構建塊的另一個關鍵特徵是具有各向異性。每個錐體顆粒表面都對應不同的配體。當粒子組裝成更大的結構時，具有相似配體的表面往往會彼此結合。與缺乏各向異性的粒子相比，這種定向鍵使得結構更加有趣和複雜。在《自然》(Nature)雜誌近期發表的一篇論文中，陳的團隊報道了迄今為止由納米顆粒構建塊構築的最複雜的超結構，並且這種結構實際上是準晶格。陳實驗室的博士後學者、論文第一作者川口長岡（Yasutaka Nagaoka）說：“當我意識到這是準晶體時，我興奮得立刻給陳發了一封郵件。”
利用透射電鏡，研究人員展示了粒子組裝成的離散型十邊形及其構成的具有10倍旋轉對稱的準晶格。通過分析準晶體的結構，研究人員發現了形成準晶體的新規則，他們稱之為“柔性多邊形平鋪規則”。陳認為，這一規則將有助於準晶體結構的深入研究，併為材料科學、化學、數學甚至藝術設計提供新信息。
編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：張夢
原文鏈接：https://phys.org/news/2018-12-chemists-quasicrystal-material-nanoparticle-blocks.html
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。
閱讀更多 科技工作者 的文章
