前沿：这篇Nature貌似很贵，但结果很惊人！- 大数跨境

两江科技评论

2020-09-24

导读：今日Nature：玩转钻石，实现胶体的自组装突破

自组装在立方金刚石晶体结构中的胶体颗粒有望用于制造具有光子带隙的材料。这种材料是很有价值的，因为它们抑制了光的自发发射，并在光波导，滤光片和激光谐振器应用上可改进光收集技术而具有广泛的价值。在这些应用中，立方金刚石比自组装结构（如面心立方结构）更容易自组装，因为金刚石具有更宽的带隙和低的缺陷敏感性。此外，金刚石晶体中的带隙出现在约2的折射率差处，这意味着可以使用已知材料在光频率下实现光子带隙。

对于面心立方晶体，这似乎是不可能的。然而，胶体金刚石的自组装具有挑战性。由于金刚石晶格中的颗粒是四面体配位的，因此自组装具有四面体粘性斑块球颗粒是一种方法。但是，这种方法缺乏立方金刚石所必需的一种机制来确保斑块球选择最近邻粒子上四面体键的交错方向。

有鉴于此，纽约大学Stefano Sacanna 和David J. Pine等人发现使用部分压缩的四面体簇和可伸缩的的粘性贴片，再通过贴片-贴片粘合和结合空间互锁机制（选择所需的交错键方向）可以进行胶体立方金刚石的自组装。

光子能带结构计算表明，所得晶格（正向和反向）具有良好的光学特性，包括宽而完整的光子带隙。自组装立方金刚石结构中的胶体颗粒是高度约束且机械稳定的，这可以干燥悬浮液并保留金刚石结构。因此，这些结构成为形成具有立方金刚石对称性的高介电对比度光子晶体的合适模板。相关结果以“Colloidal diamond”为题发表在Nature期刊上。