复旦大学研究突破：创新纳米组装技术引领超晶格研究新篇章
（上海，2023年2月28日） —— 复旦大学化学系董安钢教授领衔的研究团队，联合高分子科学系李剑锋团队及新加坡南洋理工大学倪冉团队，近日在《科学》杂志上发表了突破性研究成果。该研究通过创新性的纳米颗粒组装技术，为超晶格材料在能源、催化和光电器件等领域的应用开辟了新的可能性。
纳米超晶格：介观材料的新星
超晶格是由纳米颗粒组装而成的介观晶体材料，其在能源、催化、光电器件等领域具有重要的应用价值。然而，传统的纳米颗粒组装技术往往难以实现类似于原子价键的精准组装。
创新突破：非凸纳米颗粒构建Kagome超晶格
董安钢教授领导的团队通过调控非凸纳米颗粒的局部曲率，首次实现了Kagome超晶格的可控构建。这一成果不仅为纳米颗粒自组装领域提供了全新的研究范式，也为催化、能源、功能器件等领域的创新应用带来了希望。
技术优势：突破传统限制
过去，超晶格领域的前沿研究主要集中于球形或凸多面体纳米颗粒。复旦大学团队的研究则另辟蹊径，提出利用非凸纳米颗粒作为构建基元，并通过调节颗粒的局部曲率，模拟“锁-钥”精准匹配机制，创造出类原子价键特性的颗粒间定向相互作用。
实验成果：哑铃形纳米晶实现互锁组装
董安钢教授表示，团队设计并合成了哑铃形纳米晶，利用其头部与腰部曲率自互补的特点，实现了互锁式长程有序组装。这种凹凸互补组装模式，犹如钥匙与锁芯之间的精准匹配。
关键发现：熵效应与结构调控
研究团队揭示了熵效应产生的排空力是凹凸互锁组装的主要驱动力，并通过调节哑铃形颗粒的凹度，实现了对颗粒键合方向的精准控制，构筑了多种低密度、低对称性的复杂超晶格结构。
二维Kagome超晶格：开启新应用前景
通过构建一系列新型超晶格结构，团队展示了非凸纳米颗粒作为构建基元的巨大潜力，其中Kagome晶格是最具代表性的超晶格结构。这种非密堆积的平面拓扑结构，具有p6对称性和独特的面内手性，有望带来全新的光学性质。
理论预测：深化自组装机制理解
新加坡南洋理工大学倪冉教授团队通过模拟分析证实，非密堆积的Kagome超晶格的热力学稳定性源自曲率介导的排空吸引力。研究团队进一步简化模型，构建出了哑铃形颗粒超晶格的结构理论预测框架，为深入理解非凸纳米颗粒的自组装行为提供了重要的理论依据。
未来展望：探索更多应用
董安钢教授表示，这项研究仅是一个开始，团队正在探索其它非凸纳米颗粒基元，并计划进一步深入研究纳米尺度下物质组装机制与原理。
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