激光网3月26日消息，在纳米材料中，形状就是命运。也就是说，材料中颗粒的几何形状定义了所得材料的物理特性。
“由纳米滚珠轴承制成的晶体与由纳米骰子制成的晶体的排列方式不同，这些排列将产生非常不同的物理性质，”斯坦福大学机械工程助理教授Wendy Gu在介绍她的最新论文时说，该论文发表在《自然通讯》杂志上。
“我们使用3D纳米打印技术产生了已知最有前途的形状之一 - 阿基米德截断四面体。它们是微米级的四面体，尖端脱落。
在这篇论文中，Gu和她的合著者描述了他们如何纳米打印数以万计的这些具有挑战性的纳米颗粒，将它们搅拌成溶液，然后观察它们自组装成各种有前途的晶体结构。更关键的是，这些材料只需将粒子重新排列成新的几何图案，就可以在几分钟内在状态之间转换。
这种改变“相”的能力，正如材料工程师所称的变形质量一样，类似于将铁变成回火钢的原子重排，或者允许计算机以数字形式存储数TB的有价值数据的材料。
“如果我们能够学会控制由这些阿基米德截断四面体制成的材料中的这些相移，它可能会引向许多有前途的工程方向，”她说。
长期以来，阿基米德截断四面体一直被认为是生产容易改变相位的材料的最理想的几何形状之一，但直到最近，制造起来仍然具有挑战性 - 在计算机模拟中预测，但在现实世界中难以重现。
Gu很快指出，她的团队并不是第一个大量生产纳米级阿基米德截短四面体的人，但他们是最早使用3D纳米打印来做到这一点的团队之一。
“通过3D纳米打印，我们几乎可以制造出任何我们想要的形状。我们可以非常小心地控制颗粒形状，“顾解释说。“这种特殊的形状已经通过模拟预测形成非常有趣的结构。当你能以各种方式将它们打包在一起时，它们会产生有价值的物理特性。
ATT至少形成两个非常理想的几何结构。第一种是六边形图案，其中四面体平放在基板上，其截断的尖端像纳米级山脉一样指向上方。顾雏军说，第二种可能更有希望。
它是一种结晶准金刚石结构，其中四面体以向上和向下的方向交替，就像鸡蛋放在鸡蛋盒中一样。钻石排列被认为是光子学界的“圣杯”，可以引领许多新的和有趣的科学方向。
然而，最重要的是，如果设计得当，未来由3D打印颗粒制成的材料可以快速重新排列，通过应用磁场、电流、热量或其他工程方法在相之间轻松来回切换。
顾说，她可以想象太阳能电池板的涂层在一天中不断变化，以最大限度地提高能源效率，飞机机翼和窗户的新时代疏水薄膜意味着它们永远不会起雾或结冰，或者新型计算机内存。这样的例子不胜枚举。
“现在，我们正在努力使这些粒子具有磁性，以控制它们的行为方式，”Gu说，她的最新研究已经在以新的方式使用阿基米德截断的四面体纳米粒子。“可能性才刚刚开始探索。”
