就像啦啦队员组成人 пирамида 一样，粒子也可以自组装成复杂的图案。在一项新的研究中，密歇根大学的研究人员发现，物体的形状极大地影响了其对拥挤的反应，并且通过适当设计的形状，被称为纳米粒子的微小材料构建块可以自组装成可预测的较大结构，只需被迫与邻居共享空间即可。这项研究发表在7月27日的《科学》杂志上，可能有助于研究人员设计新材料。
研究人员对145个具有理想多面体形状的粒子进行了计算机模拟。（多面体是由平面面组成的固体。）当与形状相同的粒子紧密堆积时，大多数多面体组装成晶格或类晶体排列。该研究的合著者，密歇根大学化学工程、材料科学和物理学教授莎朗·格洛策及其同事此前发现，某些粒子形状自然会自组装。然而，新的模拟表明，这种行为是规则，而不是例外。
此外，一些形状显示出令人印象深刻的协调组装过程。一个具有正方形底座的 пирамида 形状连接成六个 пирамида 一组的“超立方体”，然后形成更大的立方晶格。研究人员还发现，给定粒子类型的集体行为远非随机。事实上，两个数字几乎可以预示结果。一个称为等周商的数字，它大致捕捉了粒子的形状，以及一个称为配位数的度量，它描述了一个粒子有多少个邻居，预测了94%的情况下多面体将采取哪种晶体形式。形状和自组装之间的关系可用于定制纳米粒子以表现出特定的集体行为。
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“这是材料研究的圣杯：只需查看一个构建块，就能够说，‘哦，是的，我知道使用这种构建块可以稳定存在的所有类型的晶体结构，’”格洛策说。“这项研究使我们能够朝着这个方向迈出第一步。”