納米技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一是精確控制每一個(gè)納米顆粒的形狀、大小和元素組成。物理方法能夠產(chǎn)生不受表面污染的均勻納米粒子。然而，它們提供了有限的機(jī)會(huì)來(lái)控制納米對(duì)象的形狀和具體組成時(shí)。

赫爾辛基大學(xué)(University of Helsinki)和沖繩理工學(xué)院(Okinawa Institute of Science and Technology, OIST)研究生院進(jìn)行的一項(xiàng)合作顯示，混合金/鐵納米顆?？梢酝ㄟ^(guò)單步制造的方法在空前復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)。

赫爾辛基大學(xué)Flyura Djurabekova教授和OIST的Sowwan教授使用計(jì)算模型框架，通過(guò)一個(gè)詳細(xì)的多級(jí)模型成功地解釋了生長(zhǎng)機(jī)制。結(jié)合動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)效應(yīng)的考慮，解釋了嵌入金層的形成和特定表面的金裝飾。這些結(jié)果為設(shè)計(jì)大量的混合納米粒子，使其具有廣泛的應(yīng)用前景開辟了可能。其研究發(fā)表在排名很高的開放獲取期刊《高級(jí)科學(xué)》(Advanced Science)上。當(dāng)大自然以一種意想不到的美麗圖案給我們帶來(lái)驚喜時(shí)，我們必須認(rèn)識(shí)它并加以解釋。

這是一種與自然合作的方式，隨時(shí)準(zhǔn)備著教導(dǎo)，期待著我們?nèi)W(xué)習(xí)。如今，科學(xué)家們能夠使用高性能的計(jì)算軟件和現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)精確地研究納米尺度的現(xiàn)象。這些不僅對(duì)推進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)，而且對(duì)為人類面臨的許多挑戰(zhàn)找到有希望的解決辦法，都是極大的支持。納米技術(shù)面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，如何合理設(shè)計(jì)出性能優(yōu)于基本材料的多組分材料。與此同時(shí)，考慮到這種混合納米結(jié)構(gòu)的材料組成和制備過(guò)程，鑒于關(guān)鍵金屬的可用性和可持續(xù)性有限，人們應(yīng)該支持使用無(wú)毒、豐富的元素。

簇束沉積提供了一種無(wú)溶劑的物理合成方法，從而實(shí)現(xiàn)了具有定制特性的納米材料。本研究基于磁控管濺射惰性氣體冷凝的單步納米顆粒制備方法，該方法依賴于金原子對(duì)預(yù)凝聚鐵納米管的比表面進(jìn)行選擇性潤(rùn)濕。利用新開發(fā)的Fe-Au原子間勢(shì)，將生長(zhǎng)機(jī)理分解為分子動(dòng)力學(xué)模擬框架下的多級(jí)模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)與通過(guò)全局優(yōu)化技術(shù)確定熱力學(xué)有利構(gòu)型之間的差異，強(qiáng)調(diào)了生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的重要性，研究為工程復(fù)合納米合金的目標(biāo)應(yīng)用提供了一個(gè)路線圖。