文档介绍：Self-assembly of uniform polyhedral silver nanocrystals into densest packings and exotic superlattices 均匀多面体银纳米粒子自组装为最密堆积和特异的超晶格结构文献来源引言?了解多面体如何堆积成长程有序结构对于所有尺度的晶体材料的设计和发现是不可或缺的。在列举和表征多面体形状,多面体纳米晶体自组装成超结构方面已取得很多进展。但是,指引多面体自组装成最密堆积需要精确地控制颗粒的形状,多分散性,相互作用和驱动力。本文通过实验和计算机模拟展示了一系列纳米尺度的 Ag 多面体自组装成所推测的最密排堆积。通过吸附聚合物钝化,多面体表现出准刚性粒子并且通过沉淀自组装成三维毫米尺度的超晶体。?通过溶液中过量的聚合物诱导耗散引力( depletion attraction )正八面体形成复杂螺旋图案的特异的超结构而不是最密 Minkowski 晶格。大尺度的 Ag 超级晶体有利于用于检测的三维等离子超材料、纳米光子、光催化剂的设计。单分散纳米 Ag 晶体的形状?立方体,截立方体,立方八面体,截正八面体,正八面体。?粒子由 FESEM 测量得单分散度边长 a 和面积呈现率( percent of shape present )m shape 分别是?立方体(a=122 ± 2nm;m=95%), ?截立方体(a=68 ± 1nm; m=91% ), ?立方八面体(a =145 ± 2n m;m= 93%), ?截正八面体(a=106 ± 1nm;m=95 %) ?正八面体(a=300 ± 1nm;m=96%) . 只有立方体和截正八面体具有空间密排堆积。对于其他三种形状,还没有理想堆积的描述出现。 Microfluidic reservoir used to assemble the Ag nanocrystals Dark-field micrograph showing the growing Ag supercrystal ?实验中,单分散 Ag 多面体通过重力沉积为大尺寸( >25mm 2)致密超晶体。自组装在 PDMS 微流控储层中进行,可以精确控制超晶格尺寸。 DMF 作为组装媒介。粒子稀溶液输入存储层,孔道充满粒子溶液, 装置倾斜,使粒子逐渐沉淀在存储层底部自主装。提高浓度或增大倾斜角使自主装更快进行。? PDMS 作为微流自组装反应腔,毫米尺度,顶部开有 4个 100 μm×1 ㎜的入口。腔体充满 DMF ,与水平 15 °倾斜, Ag 多面体溶液通过入口沉积入腔体。?暗场显微镜检测生长过程胶态晶格的 SEM 显微图像 SEM (左) 对应的最密堆积晶格(右) ?恒压蒙特卡洛模拟?图 d-h 表现了长程的平移和旋转有序性。对于立方体,截正八面体, 正八面体,最密堆积结构和和最密晶格堆积严格一致。恒压蒙特卡洛模拟也显示了同样的堆积,刚性多面体致密流体形成了致密的排列。?小规模的自组装, Ag 立方体占据简单立方晶格位置,可形成边长最大到 10 μm的超立方体。大规模的自组装简单立方晶格的对称性被打破,表现出不规则。?截八面体自组装成 Kelvin 结构,对应于体心立方晶格。所有研究图形中,截八面体表现出最长尺度的单晶有序性。?正八面体自组装成 Minkowski 最密堆积。只出现不完全的面面接触, 临近八面体的等位面不在同一平面内。?立方八面体和截立方体(聚集率 % ),截断立方体从完美的立方堆积变化到倾斜的密排堆积。?计算证实,重力似乎是本实验中自组装的驱动力。为了估算随沉积进行重力的变化,在一个刚性底壁的很长的箱中,进行正八面体在重力影响下的蒙特卡洛模拟。底部压力足够可自发结晶为 Minkowski 晶格。?较大的正八面体(300nm edge length, × 10 ﹣ 13 g) 需几小时完成沉积,较小的立方体( 122nm edge length, × 10 ﹣ 14g)需更长时间完成自组装。?c,早期自组装结构. ? d,俯视图 (左), 插图显示了空位,侧视图(右) ? e, 0 重力,等压蒙特卡洛模拟弱粒子作用力 f, 平层简单六方晶格和 Minkowski ,在平面上的正八面体堆积与 Minkowski 晶格略有不同( c-e ) 正八面体所在的 Minkowski 晶格略微旋转, 由于层间相互渗透提高了聚集率(f) 。然而,一个平面壁的存在,通过展平层使原位堆积效率最大化。这种边界效应延伸入样品很短的距离。经过几层紧密堆积层, 简单的六方堆积类型让位于闵可夫斯基结构。