导读：导读：在纳米材料领域，形状决定一切。也就是说，材料内部粒子的几何形态直接影响其物理特性。斯坦福大学的材料工程师借助3D打印技术，成功制造出了大量难以生产的纳米粒子。这些粒子为研发能够即刻变形的新型材料奠定了基础。

斯坦福大学机械工程副教授Wendy Gu在《自然·通讯》杂志上发表的最新研究中提到：“纳米球轴承构成的晶体与纳米骰子组成的晶体的排列方式截然不同，这导致了它们物理属性的显著差异。我们运用三维纳米打印技术，成功制造了一种被认为极具潜力的形状——阿基米德截顶四面体，这种形状的特点是四面体顶端被截去。”

在此研究中，Gu及其团队描述了他们如何利用纳米打印技术，制造出数以万计这种复杂形状的纳米粒子，并将它们混合在溶液中观察它们自组装成多种有潜力的晶体结构的过程。更为关键的是，仅通过改变这些粒子的排列方式，材料便能在几分钟内完成不同状态之间的转换。

光学图像揭示了多个六边形晶体，这些晶体由截断的四面体组成（上图所示）。通过键序分析，不同的六边形晶体以不同颜色标识（下图所示）。颜色一致的相邻四面体说明它们拥有相同的晶格取向。比例尺标为20微米。

这种转换能力——材料工程师称之为“变形”特性——类似于铁变为回火钢的原子重新排列过程，以及使得计算机能够以数字形式储存TB级别数据的材料过程。

Gu表示：“如果我们能够掌握控制这些由阿基米德截顶四面体组成的材料的相变过程，那么我们就能开发出多种具有前景的工程应用。”

长期以来，人们一直认为阿基米德截顶四面体（ATT）是生产易于变相材料的理想几何形状之一。但直到近期，这种材料的生产仍旧面临挑战——虽然计算机模拟能够预测其形状，但在现实世界中很难实现。

Gu指出，虽然她的团队并非第一个大规模生产纳米级阿基米德截顶四面体的团队，但他们是首批（或许也是唯一一批）利用三维纳米打印技术实现此目标的团队之一。

“借助三维纳米打印技术，我们几乎能够制造出任何想要的形状。我们能够非常精确地控制粒子的形状，”Gu解释道。“通过模拟预测，这种独特的形状能够形成非常有趣的结构。当你能够以各种方式组合它们时，它们便展现出有价值的物理特性。”

至少有两种极为理想的几何结构可以由ATT形成。第一种是六边形图案，其中四面体平铺底部，截顶朝上，形成一座纳米级山脉。Gu认为，第二种准金刚石晶体结构可能更具前景，其中四面体以向上和向下的方向交错排列，就如同鸡蛋被放置在鸡蛋盒中一样。这种金刚石排列方式在光子学领域被视为“圣杯”，有望开启许多新的、有趣的科学方向。

最重要的是，如果设计得当，未来由三维打印的粒子制成的材料能够快速重新排列，通过施加磁场、电流、热量或其他工程手段，它们能够轻松地在不同的阶段之间切换。

Gu表示，她设想的应用包括全天候变化的太阳能电池板涂层以最大化能效；飞机的机翼和窗户可以利用新一代疏水薄膜，意味着它们将永远不会起雾或结冰；还有新型计算机内存等。这样的设想是无限的。

“现在，我们正致力于赋予这些粒子磁性，以此来控制它们的行为方式，”Gu谈及她当前正在进行的最新研究时表示，她正在探索使用阿基米德截顶四面体纳米粒子的新方法。“探索的可能性才刚刚开始。”

文章来自：ScitechDaily，由资源库编译

导读：导读：在纳米材料领域，形状决定一切。也就是说，材料内部粒子的几何形态直接影响其物理特性。斯坦福大学的材料工程师借助3D打印技术，成功制造出了大量难以生产的纳米粒子。这些粒子为研发能够即刻变形的新型材料奠定了基础。

斯坦福大学机械工程副教授Wendy Gu在《自然·通讯》杂志上发表的最新研究中提到：“纳米球轴承构成的晶体与纳米骰子组成的晶体的排列方式截然不同，这导致了它们物理属性的显著差异。我们运用三维纳米打印技术，成功制造了一种被认为极具潜力的形状——阿基米德截顶四面体，这种形状的特点是四面体顶端被截去。”

在此研究中，Gu及其团队描述了他们如何利用纳米打印技术，制造出数以万计这种复杂形状的纳米粒子，并将它们混合在溶液中观察它们自组装成多种有潜力的晶体结构的过程。更为关键的是，仅通过改变这些粒子的排列方式，材料便能在几分钟内完成不同状态之间的转换。

光学图像揭示了多个六边形晶体，这些晶体由截断的四面体组成（上图所示）。通过键序分析，不同的六边形晶体以不同颜色标识（下图所示）。颜色一致的相邻四面体说明它们拥有相同的晶格取向。比例尺标为20微米。

这种转换能力——材料工程师称之为“变形”特性——类似于铁变为回火钢的原子重新排列过程，以及使得计算机能够以数字形式储存TB级别数据的材料过程。

Gu表示：“如果我们能够掌握控制这些由阿基米德截顶四面体组成的材料的相变过程，那么我们就能开发出多种具有前景的工程应用。”

长期以来，人们一直认为阿基米德截顶四面体（ATT）是生产易于变相材料的理想几何形状之一。但直到近期，这种材料的生产仍旧面临挑战——虽然计算机模拟能够预测其形状，但在现实世界中很难实现。

Gu指出，虽然她的团队并非第一个大规模生产纳米级阿基米德截顶四面体的团队，但他们是首批（或许也是唯一一批）利用三维纳米打印技术实现此目标的团队之一。

“借助三维纳米打印技术，我们几乎能够制造出任何想要的形状。我们能够非常精确地控制粒子的形状，”Gu解释道。“通过模拟预测，这种独特的形状能够形成非常有趣的结构。当你能够以各种方式组合它们时，它们便展现出有价值的物理特性。”

至少有两种极为理想的几何结构可以由ATT形成。第一种是六边形图案，其中四面体平铺底部，截顶朝上，形成一座纳米级山脉。Gu认为，第二种准金刚石晶体结构可能更具前景，其中四面体以向上和向下的方向交错排列，就如同鸡蛋被放置在鸡蛋盒中一样。这种金刚石排列方式在光子学领域被视为“圣杯”，有望开启许多新的、有趣的科学方向。

最重要的是，如果设计得当，未来由三维打印的粒子制成的材料能够快速重新排列，通过施加磁场、电流、热量或其他工程手段，它们能够轻松地在不同的阶段之间切换。

Gu表示，她设想的应用包括全天候变化的太阳能电池板涂层以最大化能效；飞机的机翼和窗户可以利用新一代疏水薄膜，意味着它们将永远不会起雾或结冰；还有新型计算机内存等。这样的设想是无限的。

“现在，我们正致力于赋予这些粒子磁性，以此来控制它们的行为方式，”Gu谈及她当前正在进行的最新研究时表示，她正在探索使用阿基米德截顶四面体纳米粒子的新方法。“探索的可能性才刚刚开始。”

文章来自：ScitechDaily，由资源库编译