布朗大学和密歇根大学的研究人员完成了一项此前只存在于理论物理学家狂热梦境中的把戏：他们利用微小的银粒子像宇宙乐高积木一样排列，创造并稳定了一种新的物质相。这项发表在《科学》杂志上的工作捕捉到了一种中间结构状态，它在金属中两种常见晶体排列之间的转变过程中闪现——这种状态转瞬即逝，科学家此前只能猜测它的存在。

这种新合成的材料并非只是摆出一副奇特的外表；它还表现出不寻常的光学行为，特别是深强光-物质耦合，其中银纳米粒子内部的电子与光波同步振动，并发生量子纠缠。值得注意的是，这种效应在室温下就能发生，这就像在撒哈拉沙漠发现一只企鹅 thriving。研究人员表示，这最终可能用于量子计算和其他量子信息技术——因为这个世界需要更多方法来计算那些同时在这里又不在这里的东西。

为了构建他们的微观奇迹，研究团队合成了形状像截角八面体的银纳米粒子——他们称之为“mecons”——这种形状类似于切掉角部的钻石，形成14面几何体。第一作者长冈康孝和团队调整加热条件，生产出具有不同圆度的mecons，然后用长分子链包裹它们，这些分子链像粘性连接器一样，使粒子能够自组装成更大的有序结构，称为纳米粒子超晶格。

“我们的工作有点像孩子们玩乐高积木，”布朗大学化学副教授、通讯作者陈欧说，这可能是自“这就像气球和砖头”以来最接地气的科学类比。研究团队发现，分子涂层在稳定排列方面发挥了关键作用，这些排列与Nishiyama-Wassermann路径预测的过渡结构相匹配——这是金属如何在面心立方（FCC）和体心立方（BCC）晶体排列之间转换的主要模型。

“材料科学家长期以来一直关心如何控制金属中FCC和BCC的比例，但这些相之间的转变很难研究，因为它们非常不稳定，”密歇根大学的研究合著者蒂姆·摩尔说。“能够观察到这些结构是材料科学的一个根本性突破。”这项研究得到了国家科学基金会和能源部的一小堆资助，因为显然发现一种新的物质相并不便宜。

“任何时候你能识别出一种新的物质相，新的应用就会出现，”陈补充道，这相当于科学界的“建好了他们就会来”——假设“他们”是量子计算机和先进传感器。