通过模板增强的粒子传输实现位点特异性胶体晶体成核

单体表面迁移率是决定薄膜生长过程中岛状结构成核密度和形貌的单一最重要参数。特别是在模板辅助表面生长中，低表面迁移率会阻止单体到达目标位点，从而导致成核控制的部分乃至完全丧失。虽然在原子系统中可轻易获得宽泛的表面迁移率范围，但对于胶体，由于其尺寸较大，该窗口极其狭窄，因此在扩展模板辅助生长技术以引导其自组装方面施加了严重限制。在此，我们通过设计具有空间变化特征尺寸（此处为莫尔图案）的模板规避了这一基本限制，在短程耗尽吸引存在下，这些模板为扩散胶体提供了表面能梯度。模板起双重作用：首先，通过增强粒子的表面平均自由程将其引导至目标位点；其次，决定生长中晶体的尺寸和对称性。利用光学显微镜，我们在单粒子水平上直接跟踪了这些表面上胶体岛的成核和生长动力学。我们展示了在原子和分子的理论、数值与实验研究中也未触及的状态下高保真度的成核控制。我们的发现为制造由复杂胶体和纳米颗粒组成的非平凡表面架构铺平了道路。