新方法使科学家们能够以自然界中没有的方式合成晶体

该团队使用高级光子源（APS），一个位于美国能源部（DOE）阿贡国家实验室的科学办公室用户设施来证实他们的关键性发现。

这项研究由Mirkin和密歇根大学化学工程系主任Anthony C. Lembke的Sharon C. Glotzer指导，并发表在《自然材料》杂志上。

胶体晶体是非常小的颗粒，里面以有序或对称的方式排列着其他更小的颗粒（称为纳米颗粒）。它们可以被设计用于从光传感器和激光器到通信和计算的应用。在这项研究中，科学家们试图打破自然界的自然对称性，它倾向于以最对称的方式排列微小颗粒。

"想象一下，你在一个盒子里堆放篮球，"阿贡的Byeongdu Lee说，他是APS的小组负责人，也是该论文的作者之一。"你会有一种特定的方式可以从空间中获得最大的价值。这就是大自然的做法。然而如果球在一定程度上被放气，你可以以不同的模式堆叠它们。他说，研究小组正试图用纳米材料做同样的事情，教它们自我组装成新的模式。"

在这项研究中，科学家使用了DNA，即细胞内携带遗传信息的分子。科学家们已经对DNA有了足够的了解，能够对其进行编程以遵循特定的指令。这个研究小组用DNA来教导金属纳米粒子组装成新的构型。研究人员将DNA分子附着在不同大小的纳米粒子表面，并发现较小的粒子在较大的粒子之间的空隙中移动，同时仍将粒子结合在一起成为一种新材料。使用大的和小的纳米颗粒，其中较小的颗粒像金属原子晶体中的电子一样移动，是构建复杂胶体晶体结构的一种全新的方法。

APS的12-ID光束线的照片，这项研究的X射线研究就是在这里进行的。

通过调整这个DNA，科学家们改变了小电子当量粒子的参数，从而改变了所产生的晶体。这种方法为三种新的、以前从未合成过的晶体相奠定了基础，其中一种晶体相没有已知的自然等价物。

该团队利用APS的超亮X射线束来确认他们晶体的新结构。他们利用光束线5-ID和12-ID的高分辨率小角度X射线散射仪器，为他们所创造的粒子的排列创造了精确的图片。

APS目前正在进行大规模的升级，Lee指出这将使科学家在未来能够确定更复杂的结构。12-ID的仪器也正在进行升级。

关键词：科学探索新方法使科学家们能够以自然界中没有的方式合成

新方法使科学家们能够以自然界中没有的方式合成晶体

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