利用激光实现对成核作用的控制（右），包括控制形成的晶体类型。照片来源：英国格拉斯哥大学。

格拉斯哥大学的研究人员采用了一种全新的方法控制晶体的制备过程。他们设法使用激光分离混合物中的两种不同液体。在最近出版的《自然化学》（Nature Chemistry）杂志中，英国格拉斯哥大学的研究人员介绍了这种新颖的方法，用简单的激光分离和制造新的晶体。晶体的精确生产在科学技术的发展中至关重要，因为晶体被广泛应用于电脑、手机、药物、化妆品、照明灯具、太阳能电池等等。因此，按照需要能够生产正确类型的晶体至关重要。

格拉斯哥大学的研究人员评论称：“我们目前缺乏完全控制晶体结晶过程的能力，这可能会导致工业生产中成本昂贵的问题”。在他们发明的新方法中，使用激光来控制与所谓的临界点相关的波动，并且使制备过程到达分相状态。研究人员已经使用简单的液体混合物证明了这一方法。

晶体成核过程

新方法的设计与开发者Klaas Wynne教授表示：“在最初设计的实验中，我们使用了两种液体的简单混合物和相对低功率激光二极管从混合物中分离出了其中的一种液体。举一个比较直观的例子，比如我们在喝一杯茶时，将一些牛奶加入其中进行搅拌，然后再用激光将牛奶分离出来。”

开展这项工作的Finlay Walton解释称：“这些是全面了解关键的不确定性在晶体成核过程中所起作用的第一步。我们的目标是全面控制晶体成核过程，包括产生的晶体类型。”本研究由英国工程和物理科学研究委员会（EPSRC）提供资助。

Klaas Wynne教授和Finlay Walton。照片来源：英国格拉斯哥大学。

论文摘要

在《自然化学》杂志中发表的论文题为“Control over phase separation and nucleation using a laser-tweezing potential”，其摘要如下：

“控制晶体的成核过程是非常必要的，但又是难以捉摸的。尽管在结晶工艺的历史上，通过改变物理化学参数是很常用的方法，但是控制哪种多晶型物结晶或者分子结晶或形成无定形沉淀物仍然是一种很困难的方法。虽然现在有很多使用激光诱导成核的控制实例，但由于我们对其物理过程缺乏理解，因此阻碍这种方法的进一步发展。在我们设计的新方法中，液体与液体之间的临界点能够被激光电位感生出浓度梯度。”

“我们展示出的这个简单的理论模型表明，存储的激光束的电磁能量会产生一个自由能势，将液体强制分离或触发成核作用。我们在使用低功率激光二极管的液体混合物中的实验证实了该效应。利用激光镊的相位分离和成核作用解释了非光化学激光诱导晶体成核背后的物理过程，并提出了操纵晶体形成的新方法。”

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