Nature最新：形成复杂镶嵌的软微粒自模板组装

摘要

在自组装胶体晶体中编码阿基米德和不规则镶嵌，为从低摩擦涂层到光电超材料的应用提供了前所未有的结构依赖特性。然而，尽管大量计算研究甚至从简单粒子间相互作用预测了奇异结构，实现复杂非六边形晶体仍然在实验上具有挑战性。本研究展示了吸附在液-液界面上的相同球形软微粒子的两个六边结构单层，如果将它们依次固定在固体基板上，可以组装成大量的二维微图案。第一个单层保持了最低能量六角形结构，并作为模板，模板上第二单层粒子被迫重新排列。两个晶格之间的不协调导致了对称性，如果所有粒子在一个步骤中组合起来，这种对称性就不会出现。仅通过改变单分子层的填充分数，我们不仅得到了低配位结构如矩形和蜂窝状晶格，还得到了编码不规则镶嵌的菱形、六角形和人字形超晶格。这是在没有定向键合的情况下实现的，所形成的结构为平衡结构：分子动力学模拟表明，这些结构在热力学上是稳定的，并由短程排斥相互作用发展而来，使其易于预测，从而为复杂微图案的合理设计提供了途径。