在國家自然科學基金項目（項目編號：51420105003、11327901、11525415等）等資助下，孫立濤教授團隊與國際項目合作單位美國伯克利勞倫斯國家實驗室的鄭海梅團隊在材料取向連接生長機理方面取得突破。研究成果以“In-situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy Investigation on Oriented Attachment of Gold Nanoparticles”為題于2018年1月29日在Nature Communications（《自然·通訊》）上在線發(fā)表。
如何在納米尺度下更精準控制材料的生長與合成一直是科學界的難題。近年來，溶液中納米材料通過取向連接生長已經成為一種廣泛認可的生長機制。這種機制打破傳統所熟知的以原子或分子為生長基元的限制，認為納米材料本身可以作為生長基元，在此基礎上構建出更為復雜的一維、二維和三維納米結構。雖然取向連接在解釋各向異性材料的生長方面獲得了巨大的成功，但是對其驅動力的研究還遠遠不夠，這也是科學家實現材料精準可控合成的重要制約因素。
以前的研究認為，減少表面能、電（磁）偶極子效應、庫倫作用以及范德瓦爾斯力是驅動取向連接發(fā)生的主要原因。本工作首次從原子尺度上原位觀測到表面配位體主導的材料取向連接過程，證實了表面配位體是驅動取向連接發(fā)生在特定晶面的重要因素，并提出吸附能誘導的晶面選擇機制。解決了一直以來在取向連接驅動力研究方面的疑惑，為材料精準制備提供重要實驗依據和理論參考。
圖. a. 表面配位體主導的金納米顆粒發(fā)生取向連接的示意圖。
圖. b. 原位觀測到金納米顆粒取向連接發(fā)生的過程：（1）自由轉動；（2）定向轉動；（3）瞬時接觸。
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