复旦科学家发现神奇超晶格纳米材料，灵感竟源自战国古墓图案？

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据多家媒体报道，2025年2月28日，《科学》杂志登载了一项来自中国的颠覆性研究——复旦大学董安钢、李同涛团队联合国内外学者，首次用“哑铃形”纳米颗粒构建出笼目超晶格，实现了纳米材料自组装的革命性突破。这项结果不但让中国科学家站上了超晶格研究的世界之巅，更令人震撼的是，团队灵感竟源自中国战国时代竹编器物的几何图案。当实验室里的量子材料与千年手工艺产生时空共振，这究竟是一场巧合，照旧人类文明深层的聪明共鸣？


在复旦大学的实验室里，科学家们设计出头部圆润、腰部凹陷的哑铃形纳米晶体，这些晶体通过曲率互补形成类似“锁与钥匙”的互锁结构，恰似竹篾交错编织的灯笼骨架。
研究团队通过调控颗粒的局部曲率，让纳米材料像智能乐高积木般精准卡位，办理了传统球形颗粒组装时方向性难以控制的世纪难题。更令人拍案叫绝的是，这项技能未来将与机器学习结合，实现超晶格材料的“可编程化设计”，为催化、新能源电池、量子器件等领域打开全新可能。
什么是超晶格呢？超晶格被称为“人造晶体”，是由纳米颗粒周期性排列形成的有序结构。传统研究多聚焦于球形或立方体等形状构成的超晶格，而复旦团队另辟蹊径选择类似东方榫卯的结构，让材料性能产生质的飞跃。这项研究登上《科学》封面时，评审专家惊叹：“中国团队重新界说了纳米自组装的游戏规则。”


中国科学家发现的超晶格，其玄妙之处在于，它同时具备拓扑绝缘体的量子特性与传统工艺的美学基因。从物理学上看，这种超晶格的平带结构能让电子“冻结”在特定位置，是高温超导、量子自旋液体等前沿领域的核心载体。而鲜为人知的是，这种结构早在中国战国时期的竹编器物中就已广泛应用——湖北出土的楚国竹笥，其编织纹路与超晶格的原子排布如出一辙。
复旦团队将这种跨越千年的聪明转化为科技突破：他们设计的超晶格在电解水制氢实验中，催化效率比传统铂基材料提拔3倍。这是因为六边形孔道加速了质子传输，而三角形顶点处的纳米颗粒产生量子限域效应，显著降低了反应活化能。更令人期待的是，这种结构在电池中可容纳更多阳离子，未来或使手机充电速度突破分钟级。


这项研究的深层意义，在于开启了超晶格设计的“自由组装时代”。传统材料开发依赖不断实验新的配方组合，研究结果就像开盲盒一样平常。而复旦团队提出的曲率调控原理，结合机器学习等AI技能，将实现“按需定制”的材料设计。
从战国竹篾到量子材料，从《考工记》的“天偶然，地有气”到实验室的AI方程，科技革命的密码，可能早已藏在先人的指尖经纬中。当中国科学家用超晶格摘下纳米科学的皇冠，这不但是一场技能的胜利，更是一次文明的证道——证明五千年文明积淀不是博物馆里的标本，而是指引人类突破认知界限的星图。

来源：https://view.inews.qq.com/k/20250302A07DNP00
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