这项进展的核心是仅用单次激光脉冲照射金纳米粒子。

　　密歇根州立大学的研究人员开发出一种新方法，能够精确控制晶体生长的位置和时机。

　　这项技术将有助于推动多种先进技术的发展，例如太阳能电池板、LED照明和医学成像。

　　该技术的实现依赖于用单次激光脉冲照射金纳米粒子。

　　“利用这种方法，我们基本上可以在精确的位置和时间生长晶体，”该论文的第一作者、密歇根州立大学的研究助理 Md Shahjahan 博士说。

　　Shahjahan 在10月14日的新闻稿中补充道：“这就像在显微镜下拥有了前排座位，可以观看晶体生命的最初时刻，而且在这里我们还能引导它如何发展。”

　　使用快速激光脉冲

　　当构成物质的基本单元（原子、分子或离子）以连续、高度有序的三维结构排列时，该固体材料就是晶体。

　　晶体是许多技术的关键组成部分，从烟雾报警器、电视到超声和声纳设备，都离不开它。

　　生长高质量晶体是一项重大挑战，因为其形成过程难以预测。在使用传统方法时，晶体倾向于在随机的时间和地点成核和生长。

　　如今，先进的技术设备需要放置在精确位置、具有极高品质的晶体。这种控制能力的缺乏是改进材料和设备的主要障碍。

　　该团队利用快速激光脉冲应对了这一挑战。这项研究重点关注卤化铅钙钛矿——一种用于LED、太阳能电池和医学成像的晶体。

　　他们跳过了通常复杂的生长步骤，将激光瞄准一个微小的目标：比人类头发宽度千分之一还小的金纳米粒子。

　　关键发现是，照射这些纳米粒子的激光会产生热量。然后，这些热量会引发如卤化铅钙钛矿等材料的结晶过程。

　　得益于特殊的超高速显微镜，科学家们甚至可以即时观察整个过程。

　　多样化的应用

　　这种新颖的晶体制造方法为研究人员提供了前所未有的控制能力，使他们能够“绘制”晶体，其方式类似于激光在金属或木材上雕刻。

　　这项能力预计将变革多个领域，从清洁能源解决方案到先进的量子技术。

　　“我们才刚刚开始探索可能性的表面。这为我们如何设计和研究材料开启了新的篇章，”该研究的资深作者、化学系副教授 Elad Harel 说。

　　除了技术应用，这些发现还为理解晶体如何形成——化学中一个复杂且常常充满谜团的领域——提供了新的见解。

　　在金纳米粒子实验取得成功的基础上，该团队现在专注于具有巨大潜力的未来实验。

　　接下来的步骤包括使用多个不同颜色的激光来创建更复杂的晶体图案，并尝试合成用传统方法无法制造的全新材料。

　　最终，他们计划创建更复杂的图案，并在实际设备中测试这些晶体。

　　这项研究得到了美国国防部的资助。

　　研究结果于10月14日发表在《ACS Nano》期刊上。