研究可能会导致更有效的晶体工程方法

东京大学和复旦大学的一组研究人员研究了可能存在多个结构排列的结晶过程。通过减少来自随机波动的噪声，他们发现各种晶序的瞬态前体共存并相互竞争。这项工作可能有助于导致更有效的晶体工程方法。

水晶区是任何地质博物馆最受欢迎的展览之一。优雅的晶体的大，平坦，矩形或四面体的表面反映了潜在的分子图案。通过仔细检查，发现一些标本是不同形状的镶嵌图，表明相同的原子可以以多种方式排列自己，称为多态性。实际上，所有晶体只是原子或通常从较小种子生长的较大颗粒的重复排列。这些种子用作初始模板，允许新粒子附着在适当的位置。但是，当多个结构表现出相似的稳定性时，结晶过程可能变得极其复杂。

为了更好地理解这一点，东京大学和复旦大学的研究人员研究了由均匀的聚(甲基丙烯酸甲酯)胶体球组成的实验系统。使用共聚焦显微镜，可以同时跟踪许多粒子的3D位置，并结合强大的计算机算法，该团队观察到竞争结构不断混合和重整的沸腾混合物。

每种类型的晶体有序前驱体都在竞争该类型结构的生长。科学家发现，结晶完成之前的中间结构是局部有序的混合物，这些混合物是短暂的且经常相互转化。高级作者彭潭说：“不同晶体有序之间的竞争是局部发生的，并且可以被较大的位置波动所掩盖。”

为了克服这种噪音，团队必须使用计算方法来正确分类各种结构。相的空间共存，以及新发现的竞争顺序的时间波动，表明无序是晶体前体的固有特征。

高级作者Hajime Tanaka说：“我们的方法提供了一个样品中各种晶型之间可能存在的竞争的最清晰画面。”“这项研究可能为工业生产晶体材料的新方法铺平道路。”

该工作在《科学进展》上发表为“揭示竞争性局部结构有序在多晶型系统结晶中的作用”。