软物质晶体学——凝聚态材料中尺度上复杂、多样且新颖的晶体结构

在过去二十年中，软凝聚态物质中观测到的晶体结构种类日益增多，超出了经典驱动力所能达到的排列多样性预期。在此，我们综述了介观晶体的结构广度——由胶束体系、纳米颗粒、胶体等形成——这些结构已在软物质实验与粗粒化自组装模拟中被观测到。我们回顾了那些模拟原子尺度晶体的结构类型，以及那些不对应于已知几何且似乎仅出现在介尺度上的结构类型。尽管软凝聚态物质中观测到的晶体结构类型数量仍落后于硬凝聚态物质中已知的种类，我们假设在纳米与微米尺度上可构建的构筑基元的高可调性与多样性，将产生远超原子化合物的结构多样性，后者不可避免地受元素周期表与化学键性质所施加的“限制”约束。将晶体学领域的结构分析专长引入软凝聚态物质学界，将建立必要的通用语言，以报告、比较和组织从模拟与实验中快速积累的结构知识。软物质中新材料的前景，以及对硬、软凝聚态中有序结构形成的跨尺度新见解，预示着自组装介尺度材料领域的令人兴奋的新发展。