研究人員終於成功地構建了一種尋求已久的納米粒子結構，為具有特殊性質的新材料打開了大門。愛荷華州立大學物理學和天文學教授、美國能源部艾姆斯國家實驗室的附屬機構Alex Travesset沒有使用傳統的實驗室儀器，而是依靠計算機模型、方程式和數字來了解新納米材料的行為。

當他加入一個研究項目時，他經常利用這些計算方法對納米粒子的組裝進行詳細分析。Travesset在理論物理學方面的專長使他能夠對納米材料中的複雜過程提供寶貴的見解和理解。

舉個例子，Travesset的”手性四面體”計算和插圖是《自然》雜誌剛剛發表的一篇研究論文的一部分。這些計算表明，在固體矽基底上，含有四面體金納米粒子的溶液的受控蒸發是如何組裝成針輪狀的兩層結構的。

理論物理學家Alex Travesset使用計算機模型、方程式和科學數字來解釋納米結構如何組裝。

事實證明，納米結構是手性的，這意味著它與它的鏡像不完全相同。(經典的例子是一隻手和它的反射。拇指最後是在相反的一邊，所以一隻手不能疊加在另一隻手上。這就是手性）。

Travesset說，生產一種具有手性的穩定納米結構意義重大。研究人員試圖組裝手性納米結構已有近20年的時間–大約與研究人員研究納米結構的時間一樣長。根據《自然》雜誌的報導，這種結構可以導致具有”不尋常的光學、機械和電子特性”的特殊工程材料。

Travesset在一次虛擬科學會議上被介紹給來自伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的該項目的主要研究人員，他甚至不確定這種新的手性結構能否存在於現實世界中。

“這是一個非常開放的結構，”他說：”通常，對於納米顆粒來說，這些結構是不穩定的。但是這個結構是”由不同類型的靜電力固定在一起的，”Travesset說。”它們的連續性是不尋常的”。

該結構的手性是通過被夾在兩種不同的基質中而實現的–頂部是空氣，底部是固體表面。密歇根大學的光學測量證實了手性，報告了對偏振光的反應有非常強烈的手性光學效應。

“這種具有手性光學響應的非常開放的結構非常重要，”Travesset說。”人們很長時間以來一直在嘗試這樣做。但是這種結構一直是不穩定的，或者是無法實現的。這是第一個已經實現的例子”。

Travesset說：”作為一個從事所有納米粒子工作的理論家，我一直對如何組裝手性的納米粒子排列感興趣。根據《自然》雜誌的報導，這些手性納米結構的”獨特拓撲結構和物理學，使它們從納米粒子中的自我組裝變得非常搶手，但又具有挑戰性。”

Travesset研究小組的實驗人員將在他們的發現的基礎上，學習更多關於納米結構的特性，並有可能將它們用於例如光學應用的塗層。

對於使用他們的模型、方程和數字工作的納米粒子理論家來說，Travesset說前面也有很多工作。

他說：”儘管取得了一些成功，但理論在某種程度上還是滯後的。我們還沒有達到可以僅從理論/計算模型來設計基於納米粒子的材料。事實上，我和其他同事正在組織一個為期八週的研討會來解決這一挑戰”。”