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第一作者：Yufei Wang

通訊作者：Gaurav Arya ，Andrea R. Tao

通訊單位：杜克大學，加州大學圣地亞哥分校

論文速覽

棋盤格狀晶格——具有高度對稱性、開放性、多孔性的結構，但這種結構在自組裝過程中難以形成。采用這種結構的合成系統通常依賴于僅可用于生物分子系統（例如蛋白質、DNA）的形狀互補和位點特異性化學相互作用。

作者研究了通過非特異性相互作用自組裝形成的納米晶體棋盤格狀圖案。利用多種耦合物理力（界面、粒子間和分子間力）在不同長度尺度上的效果，實現了膠體銀納米立方體的自組裝，而不依賴于化學鍵合。

通過分子動力學模擬與界面組裝實驗之間的反饋，作者實現了具有周期性棋盤格介觀結構的組裝，該結構代表了與實驗中使用的聚合物接枝納米晶體相關的相空間的一小部分。本工作不僅擴展了對非特異性納米晶體相互作用的認識，而且提出了一種計算引導的自組裝材料設計策略。

圖文導讀

圖1：不同尺度的設計策略共同實現棋盤格介觀的自組裝。

圖2：具有兩種接枝的納米晶體在界面上的預測組裝行為。

圖3：實驗驗證的Ag NC介觀相圖。

圖4：棋盤格格狀結構組裝中的缺陷及其相應的優化。

總結展望

通過實驗和模擬相結合的方法，作者研究了如何利用非特異性化學相互作用精確地組裝具有特定連接的納米晶體。實現的棋盤格狀結構具有兩個關鍵功能特性：(1) 具有特定形狀的孔隙，可用于化學分離或捕獲；(2) 四極等離子體共振的強耦合，產生獨特的光學行為。

通過控制界面和粒子間以及分子間的相互作用，實現了低密度和中等密度NC介相的自組裝。粗粒化模型作為探索相空間和識別關鍵實驗參數的有效工具，展示了其在合成介觀結構設計中的潛力。

該研究的雙接枝策略簡單而有效，為組織其他無機物質形成類似結構提供了一種通用的方法，這些結構在納米制造、傳感、催化和光伏等領域具有潛在的應用。

文獻信息

標題：Self-assembly of nanocrystal checkerboard patterns via non-specific interactions

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-47572-2

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