本报讯  近日，中国科大俞书宏院士团队在一类银基硫属化合物（Ag₂E，E = S或Se）软晶格离子晶体中发现了类似于传统流体的普拉托-瑞利不稳定性现象，并以此建立了受表面能与界面能共同调控的自限制化学转化新方法。相关研究成果发表在《美国化学会志》上。

研究人员基于银基软晶格离子晶体中的弱原子相互作用以及高阳离子迁移率特性，提出这类软晶格材料有望实现离子键的动态断裂与重组，从而作为一种“软粘性固体”表现类似于传统流体的普拉托-瑞利不稳定性行为。首先，研究人员使用阳离子交换方法在预先合成的Co₉S₈纳米线上包覆了一层亚纳米厚的Ag₂S外层，形成了- Co₉S₈@Ag₂S一维共形核壳纳米线。随后，该亚纳米尺度的Ag₂S壳层则在热力学驱动下自发地去润湿化，形成了-[ Co₉S₈@Ag₂S]-Co₉S₈-周期性同轴异质纳米线。

研究人员进一步结合原位与非原位透射电子显微镜捕捉了这一自限制演变过程，定量描述了其转化动力学，充分证明其符合固相瑞利不稳定性现象。此外，研究人员在Ag₂Se壳层以及ZnS、ZnSe等不同纳米线衬底上也观察到了类似的现象，证明了这一发现的普适性。这种高阶复杂纳米异质结构可作为优异的化学模板用于选择性集成更多功能性的纳米结构单元，为此，研究人员以- [Co₉S₈@Ag₂S]-Co₉S₈-周期性同轴异质纳米线为例进行展示，将其作为反应中间体，通过进一步的拓扑转变，可控构筑了周期性异质纳米线材料库。

为了研究该固相瑞利不稳定性产生的内在机制，研究人员进行了有限元分析与分子动力学模拟研究。有限元分析结果表明，该转变过程受体系的表面能与界面能共同调控，随着转化过程进行，体系表面能升高，界面能降低，体系最终从亚稳态转变为了热力学稳定态。而分子动力学模拟结果显示，相比于体相Ag₂S，亚纳米厚的Ag₂S薄层具有更高的离子扩散速率，从而保证了晶格的流动性。因此，在热力学与动力学的共同影响下，这类软晶格无机固体表现出了类似于传统流体的普拉托-瑞利不稳定性行为。

该工作拓展了无机固体中的瑞利不稳定性概念，为制备纳米颗粒以及具有明确组分、结构、界面和空间排列的高阶周期性纳米结构提供了崭新思路，同时也为今后探索其它软晶格固体（如钙钛矿等）中的类流体行为与可控图案化提供了可能。

中国科大博士研究生邵振潮、江贤赟和张崇为论文共同第一作者，俞书宏院士、江慧军副研究员和合肥工业大学李毅教授为论文通讯作者。

（合肥微尺度物质科学国家研究中心 化学与材料科学学院 科研部）