不同形貌的納米粒子可以進行不同的組裝，這在過去沒有深入研究過。比如，立方體、棱柱體、棒狀物等都表現出明顯的依賴于距離和方向的粒子間相互作用，這些相互作用可以用來創造獨特的粒子組合，而這些粒子組合是人們無法通過球形粒子的自組裝獲得的。

杜克大學（Duke University）的材料科學家設計了一種簡化的方法，可以計算導致納米顆粒自組裝成更大結構的吸引力。研究人員將能夠對形狀各異的納米顆粒之間如何相互作用做出以前不可能的預測。這一新方法為合理設計此類粒子提供了機會，其應用范圍從太陽能利用到推動催化反應非常廣泛。該項研究成果發表在11月12日的《Nanoscale Horizons》上。

納米顆粒之間的作用力稱為范德華力。根據量子物理的復雜定律，這些力的產生是由于圍繞原子運轉的電子密度發生了微小的、暫時的變化。雖然這些力比庫侖力和氫鍵等其他分子間的相互作用弱，但它們無處不在，作用于每個原子之間，常常主導粒子之間的凈相互作用。杜克大學機械工程和材料科學副教授Gaurav Arya稱，精確計算在非常近的距離內把這些粒子拉到一起的力在計算上代價很高，新方法計算速度提高數百萬倍，同時只會損失少量的準確性。

雖然研究人員主要研究立方體，但他們也表明這種方法適用于三角棱鏡、方形桿和方形金字塔。根據納米顆粒的形狀和材料，建模方法可能會影響廣泛的領域。例如，邊緣相近的銀或金納米立方體可以利用光線并將其聚焦到微小的“熱點”，為更好的傳感器或催化化學反應創造了機會。

論文地址：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nh/d0nh00526f#!divAbstract

編譯 YUXI