在化学中,胶体(Colloid)是一种均匀混合物,是非均相的,含有两种不同状态的物质,一种分散相,另一种连续相。分散相可以是由许多原子或分子(10^3-10^6个)组成的有界面的粒子,大小(直径)介于1nm到1000nm之间。胶体不一定都是胶状物,也不一定是液体。
胶体钻石,英语:Colloidal Diamond,是一种稳定的、自组装形式的微小材料的金刚石结构。自1990年代以来,胶体钻石一直是研究人员的梦想,它可以使光波在计算中像电子一样有用,并有望在其他许多应用中使用。胶体钻石的想法是几十年前提出的,但是过去没有人能够可靠地生产出这种结构。
(胶体金刚石晶格的示意图和空间填充模型)
纽约大学的Stefano Sacanna和David J. Pine(共同通讯作者)等人通过利用部分压缩的四面体簇以及可伸缩的粘性补丁(patch)颗粒实现了胶体立方金刚石的自组装行为。这一自组装过程主要基于补丁-补丁吸附行为与立体互锁机制的结合,其中立体互锁机制可以实现选择性交错键取向的功能。光子能带结构计算结构揭示了该自组装材料的晶格具有宽泛、完全的光子带隙。而在自组装立方金刚石结构中的胶体颗粒被高度约束,具有力学稳定性,能够在干燥条件下维持金刚石的结构。基于以上结果,研究认为这类金刚石结构可以作为理想模板用于制备具有立方金刚石对称性的新型光子晶体材料。相关成果以题为“Colloidal diamond”的文章在线发表在Nature上。