休斯頓——(2021 年 10 月 21 日)——大自然顯然喜歡對稱。例如，看看你自己的手。但有時大自然會產(chǎn)生不對稱的東西，原因并不總是很清楚。

萊斯大學(xué)化學(xué)家馬修瓊斯和他的團(tuán)隊(duì)一直在尋找有關(guān)有用納米粒子的這些問題的答案——現(xiàn)在似乎有了答案。

瓊斯、第一作者兼博士后研究員孫木華和研究生程志華和陳偉銀的一項(xiàng)新研究證明了粒子生長過程中對稱性破壞如何可靠地形成金字塔形金四面體納米晶體。

在對稱破缺中，發(fā)展中系統(tǒng)的小波動決定了系統(tǒng)的命運(yùn)。在這種情況下，它適用于從以對稱原子晶格開始的納米級種子晶體的生長。

萊斯大學(xué)的研究人員展示了如何在結(jié)晶過程中平衡熱力學(xué)和動力學(xué)力，從而使顆粒向所需方向傾斜生長。他們的發(fā)現(xiàn)也為使用不對稱納米粒子作為獨(dú)特超材料的構(gòu)建塊開辟了道路。

化學(xué)學(xué)會期刊ACS Nano 上的這項(xiàng)研究源于瓊斯帕卡德獎學(xué)金支持的工作，該獎學(xué)金于 2018 年獲得資助，以幫助他進(jìn)行液體細(xì)胞透射電子顯微鏡(TEM) 的研究。

瓊斯和他的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的技術(shù)允許研究人員通過一個足夠大的窗口觀察液體中單個金屬納米粒子的形成，以允許電子通過。在一般使用中，透射電子顯微鏡在高真空下工作，并簡單地蒸發(fā)暴露的液體。

研究人員指出，四面體形狀的納米粒子經(jīng)常作為其他過程的副產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)，但在實(shí)驗(yàn)室中有意制造它們已被證明是一個挑戰(zhàn)。

“如果一個粒子是單晶，它通常會繼承晶格的對稱性，”瓊斯說。“而且晶體往往是高度對稱的，如立方體或菱形十二面體或八面體。但是有些人看到了一些奇怪的異常值，它們神秘地比父晶格具有更低的對稱性。”