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第一作者：Yufei Wang

通訊作者：Gaurav Arya ，Andrea R. Tao

通訊單位：杜克大學(xué)，加州大學(xué)圣地亞哥分校

論文速覽

棋盤格狀晶格——具有高度對稱性、開放性、多孔性的結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)在自組裝過程中難以形成。采用這種結(jié)構(gòu)的合成系統(tǒng)通常依賴于僅可用于生物分子系統(tǒng)（例如蛋白質(zhì)、DNA）的形狀互補(bǔ)和位點(diǎn)特異性化學(xué)相互作用。

作者研究了通過非特異性相互作用自組裝形成的納米晶體棋盤格狀圖案。利用多種耦合物理力（界面、粒子間和分子間力）在不同長度尺度上的效果，實(shí)現(xiàn)了膠體銀納米立方體的自組裝，而不依賴于化學(xué)鍵合。

通過分子動力學(xué)模擬與界面組裝實(shí)驗(yàn)之間的反饋，作者實(shí)現(xiàn)了具有周期性棋盤格介觀結(jié)構(gòu)的組裝，該結(jié)構(gòu)代表了與實(shí)驗(yàn)中使用的聚合物接枝納米晶體相關(guān)的相空間的一小部分。本工作不僅擴(kuò)展了對非特異性納米晶體相互作用的認(rèn)識，而且提出了一種計(jì)算引導(dǎo)的自組裝材料設(shè)計(jì)策略。

圖文導(dǎo)讀

圖1：不同尺度的設(shè)計(jì)策略共同實(shí)現(xiàn)棋盤格介觀的自組裝。

圖2：具有兩種接枝的納米晶體在界面上的預(yù)測組裝行為。

圖3：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的Ag NC介觀相圖。

圖4：棋盤格格狀結(jié)構(gòu)組裝中的缺陷及其相應(yīng)的優(yōu)化。

總結(jié)展望

通過實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法，作者研究了如何利用非特異性化學(xué)相互作用精確地組裝具有特定連接的納米晶體。實(shí)現(xiàn)的棋盤格狀結(jié)構(gòu)具有兩個關(guān)鍵功能特性：(1) 具有特定形狀的孔隙，可用于化學(xué)分離或捕獲；(2) 四極等離子體共振的強(qiáng)耦合，產(chǎn)生獨(dú)特的光學(xué)行為。

通過控制界面和粒子間以及分子間的相互作用，實(shí)現(xiàn)了低密度和中等密度NC介相的自組裝。粗?；Ｐ妥鳛樘剿飨嗫臻g和識別關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)參數(shù)的有效工具，展示了其在合成介觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的潛力。

該研究的雙接枝策略簡單而有效，為組織其他無機(jī)物質(zhì)形成類似結(jié)構(gòu)提供了一種通用的方法，這些結(jié)構(gòu)在納米制造、傳感、催化和光伏等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Self-assembly of nanocrystal checkerboard patterns via non-specific interactions

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-47572-2

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