首次明確！銅納米立方體內部構造存在巨大差異

日本理化學研究所（簡稱 「理研」）放射光科學研究中心的研發小組，以X射線自由電子激光（XFEL）設施 「SACLA」 為光源，通過利用X射線衍射成像（XDI）法，明確了金屬納米顆粒之一 「銅納米立方體」 生長時的內部結構及其變化。

這項研究成果有望為此前只能依靠嘗試和經驗製作納米顆粒的方法提供新的方案，促進納米技術進一步發展。

亞微米尺寸納米顆粒的特性有望為成像技術、新型光子材料及醫學工程等領域帶來技術革新，研究人員一直在推進相關研究。在應用研究中，需要控制納米顆粒的形狀、尺寸和明確內部結構。形狀和尺寸可以利用電子顯微鏡觀察，但此前一直缺少觀察內部結構的測量方法。

此次，研發小組利用 「XFEL-XDI法」，使1,637個納米銅立方體顆粒的內部結構實現了可視化。結果發現，此前認為相同的內部結構其實存在巨大差異。另外，研發小組對獲得的大量內部結構進行統計解析和流形解析，明確了顆粒生長過程中其內部結構發生的變化。

相關論文將刊登在美國科學雜誌《Nano Letters》上，7月10日已率先發表於在線版上。

圖1：推算的納米銅立方顆粒的生長過程模式圖及納米銅立方的圖像

圖2：觀察到的納米銅立方體的內部結構

圖2左：棱長約500nm的1個銅納米立方體顆粒的衍射圖案，以及對該圖案應用相位恢復演算法獲得的投影內部結構。內部密度按照

藍

→

綠

黃

紅

白

圖2右：通過對內部結構的投影圖像進行分類獲得的銅納米立方體顆粒的內部結構模型。數量最多的是具備以下結構特徵的顆粒：立方體一面的中央附近有幾個高密度區域，高密度區域從這個面以吊鐘狀延伸（中）。另外也觀察到了很多高密度區域集中在立方體一角的顆粒（右）。

文 JST客觀日本編輯部

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