新物質(zhì)可以在晶體生長(zhǎng)的取向附著過程中形成

中國科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在晶體生長(zhǎng)的取向附著(OA)過程中可以形成一種新物質(zhì)，這可能為晶體生長(zhǎng)的微觀機(jī)制提供新的視角。

該研究由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所(ISSP)和其他合作機(jī)構(gòu)的科學(xué)家完成。它于5月29日在Matter上發(fā)表。

結(jié)晶是一種非常熟悉的物理過程，自然地和人工地發(fā)生。由此產(chǎn)生的產(chǎn)品 - 晶體 - 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。例如，單晶硅在半導(dǎo)體工業(yè)中發(fā)揮著核心作用; 非線性光學(xué)晶體 - 例如β-BaB 2 O 4(BBO) - 是現(xiàn)代激光技術(shù)和量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的; 高質(zhì)量的單晶樣品通常是實(shí)驗(yàn)測(cè)量和新量子效應(yīng)研究的先決條件。因此，對(duì)晶體生長(zhǎng)的研究一直備受關(guān)注。

定向附件(OA)是一個(gè)在晶體生長(zhǎng)方面不可忽視的概念(參見背景信息)。OA通常被認(rèn)為是物理過程，其中納米晶體通過界面熔合在某些方向上排列以形成更大的單晶(圖1a和1b)。由于該過程，所得晶體具有與前體納米顆粒相同的組成和相結(jié)構(gòu)。

但是，通過OA流程形成新物質(zhì)是否可能?

為了回答這個(gè)問題，中國科學(xué)家進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)果給出了積極的答案。

通過在水性環(huán)境中將NaHCO 3添加到Y(jié) 2(CO 3)3 ·2H 2 O納米顆粒懸浮液中，研究人員獲得了被鑒定為NaY(CO 3)2 ·6H 2 O的單晶片。類似產(chǎn)品((NH 4)通過向懸浮液中加入(NH 4)HCO 3得到Y(jié)(CO 3)2 ·H 2 O)。

通過使用最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法表征產(chǎn)物的形態(tài)和原子結(jié)構(gòu)。結(jié)合理論計(jì)算，研究人員提供了令人信服的證據(jù)，證明合成過程的機(jī)制是一種新型的OA(圖1c)。科學(xué)家們將這一機(jī)制命名為“化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)向的附著”(CROA)。

“我們相信，CROA的發(fā)現(xiàn)將為新型功能材料的合成鋪平新的道路，并加深對(duì)天然礦物形成機(jī)制的理解，”ISSP工作的通訊作者秦曉英說。