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科学者は新しいタイプのクリスタルを発見します

結晶がどのように形成されるかを探る際に、ニューヨーク大学の研究者は、以前に特定されていなかった珍しい棒状の結晶に出会いました。 ザンゲナイト。画像クレジット：Shihao Zang / Nyu。 結晶は、繰り返しパターンに自分自身を並べる粒子で構成される固体材料です。 この自己組織化のプロセス - 研究者が説明するように、「カオスからの秩序を調整する」 - は、かつて予測可能で古典的な成長パターンに従うと考えられていました。 しかし、ビルディングブロックごとにビルディングブロックを常に形成する代わりに、彼らは結晶がより複雑な経路を介して成長できることを学んでいます。 結晶の形成を研究するために、一部の研究者は、コロイド粒子と呼ばれる小さな球体で構成された結晶を使用します。コロイド粒子は、他の結晶を構成する原子よりもはるかに大きいが、はるかに大きいです。 「コロイド粒子を研究する利点は、単一粒子レベルで結晶化プロセスを観察できることです。これは、それらが小さすぎて高速であるため、原子を非常に難しいことです」とニューヨーク大学の教授であるステファノ・サカンナは言いました。 「コロイドを使用すると、顕微鏡で結晶の形を見ることができます。」 コロイドの結晶がどのように形成されるかに光を当てるために、サカンナ教授と同僚は、塩水懸濁液から完全に形成された結晶に移行する際に、異なる成長条件で帯電したコロイド粒子がどのように振る舞うかを注意深く観察するために実験を行いました。 また、数千のコンピューターシミュレーションを実行して、結晶がどのように成長するかをモデル化し、実験で観察したことを説明するのに役立ちました。 彼らは、コロイド結晶が2段階のプロセスを通じて形成されると判断しました。粒子のアモルファス塊が最初に凝縮してから、秩序ある結晶構造に変換され、結晶タイプと形状の多様な配列が生じます。 これらの実験中、ニューヨーク大学博士号学生のシハオ・ザンは、彼が識別できなかった棒状の結晶に出会いました。 肉眼では、ラボで以前に発見された結晶のように見えましたが、綿密な検査では、粒子の組み合わせが異なり、この結晶の先端に中空のチャネルが含まれていました。 彼は、未知の構造を、自然界で見られる1000以上の結晶と比較しましたが、それでもマッチを見つけることができませんでした。 コンピューターのモデリングに目を向けると、研究者はまったく同じクリスタルをシミュレートし、細長い中空の形をさらに詳細に研究できるようにしました。 「通常、結晶は密度が高いため、これは困惑していましたが、これにはクリスタルの長さを走る空のチャネルがありました」とニューヨーク大学のグレン・ホッキー博士は言いました。 「この実験とシミュレーションの相乗効果により、この結晶構造は以前に観察されたことがないことに気付きました」とサカナ教授は付け加えました。 彼らは新しく発見されたクリスタルlを命名しました3s4 その構成に基づいて、Zangが発見したことを考えると、ラボ会議で「Zangenite」と非公式に呼び始めました。 「私たちはコロイド結晶を研究して、原子結晶の現実の世界を模倣しますが、現実の世界では見られない結晶を発見するとは想像もしていませんでした」とザンは言いました。 Zangeniteの発見は、中空の低密度結晶の用途を探求する機会を生み出し、追加の新しい結晶を見つける方法を開く可能性があります。 「Zangenite内のチャネルは、他の材料の特徴に類似しており、その中にあるものをフィルタリングまたは囲むのに役立ちます」とHocky博士は言いました。 「以前は、新しい結晶構造を観察することはまれだと思っていましたが、まだ特徴付けられていない追加の新しい構造を発見できるかもしれません」とサカンナ教授は言いました。 この研究を説明する論文はジャーナルに掲載されました 自然コミュニケーション。 _____ S.ザン et al。 2025年。バイナリコロイドシステムにおける非古典的結晶化経路の直接観察と制御。 一般的なナット…