摘要
手性超晶格独特的拓扑结构和物理性质使得它们从纳米颗粒中自组装备受追捧，但在(元)材料方面具有挑战性1，2，3.．在这里，我们展示了四面体金纳米颗粒可以从具有角到角连接的类钙钛矿低密度相转变为具有角到边连接和更密集包装的风车组件。而角共享组件是非手性的，风车超晶格在固体基底上变得强烈的镜像不对称，如手性测量所示。液相透射电子显微镜和计算模型表明，纳米粒子之间的范德华斯和静电相互作用控制着热力学平衡。四面体之间可变的角到边连接使手性得以微调。通过光子诱导近场电子显微镜和时域有限差分模拟，双分子层超晶格的结构域显示出很强的手征活性。基板支撑的手性超晶格的简单性和多功能性促进了具有不同寻常的光学、机械和电子特性的超结构涂层的制造。
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数据可用性
在当前研究期间生成和/或分析的数据集可在伊利诺伊数据库(https://doi.org/10.13012/B2IDB-0873473_V1）.
代码的可用性
当前研究中用于数据分析的代码可从GitHub (https://github.com/chenlabUIUC/TetrahedraProject_2022）.
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确认
实验部分在伊利诺伊大学材料研究实验室(MRL)中央研究设施进行。我们感谢J. Spear和H. Zhou (MRL)对扫描电镜测量的协助。我们非常感谢D. Vecchio参与计算CI．这项研究是由海军研究办公室(no。MURI n00014 - 20 - 1 - 2479)。S.Z.和Q.C.感谢阿尔弗雷德·斯隆基金会通过斯隆奖学金提供的支持。我们也感谢纳米材料中心，美国能源部科学用户设施办公室，由美国能源部基础能源科学办公室支持，根据合同编号。DE-AC02-06CH11357。N.A.K.， J. Lu和j.y.k.感谢Vannevar Bush DoD奖学金(给N.A.K.)题为“工程手性陶瓷”(no。ONR N000141812876)。FDTD模拟和OPD计算由NSF (no。1463474，题为“采用纳米颗粒的能源和成本效益制造”)。 Research by A.T. was supported by the US Department of Energy (US DoE), Office of Basic Energy Sciences, Division of Materials Sciences and Engineering. Ames National Laboratory is operated for the US DoE by Iowa State University under contract DE-AC02-07CH11358.
作者信息
作者及隶属关系
贡献
李建中、吕建中、李建中等人设计了实验。李世哲和李俊进行了实验和数据分析。J. Li进行了相互作用计算。J. Lu和N.A.K.进行了FDTD仿真并分析了仿真数据。h.l.、z.d.h.、T.E.G.和I.A.进行了PINEM实验。J-Y.K。进行OPD计算。S.Z.和A.K.进行四面体净化。L.Y.开发了图像分析和粒子跟踪的协议。c.l.， C.Q.， Li J.进行了液相TEM实验。 N.A.K. built the GT model of the superlattices and calculated theCI超晶格的值。W.C.参与了财产讨论。X.L.和A.T.对几何计算和分析做出了贡献。K.S.对麦克斯韦晶格的构建和讨论做出了贡献。所有作者都对这篇论文的写作做出了贡献。qc和n.a.k监督了这项工作。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
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同行评审信息
自然感谢Ou Chen、Andrei Petukhov和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。同行评审报告是可用的。
额外的信息
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补充信息
补充信息
本文件包含附注1-6、表1-7、图1-27及参考文献。
补充视频1。在有效的面内“压缩”下的单双四面体晶格变换的动画。
动画显示，在有效的平面内“压缩”下，四面体单层形成无序结构(左图)，非手性蜂窝双层晶格通过从角到角的连接切换到角到边的连接转变为风车双层晶格(右图)。
补充视频2。动画显示，四面体风车双层晶格与基底具有手性。
没有衬底时，风车双层晶格可以通过翻转与镜像重叠，而有衬底时，风车双层晶格通过翻转与镜像不再重叠。
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引用本文
周松，李俊，卢俊。et al。基板上风车超晶格的手性组装。自然612， 259-265(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05384-8
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05384-8
