近日，受美國化學會化學類國際頂級期刊《化學評論》（Chemical Reviews）邀請，新疆理化所晶體材料研究中心與歐洲伊比利亞國際納米技術實驗室聯合發表了結晶學領域題為“原位動力學觀察晶體的成核及生長”（In Situ Kinetic Observations on Crystal Nucleation and Growth）的特邀綜述。新疆理化技術研究所為第一完成單位，晶體材料研究中心李俊杰研究員為論文第一作者兼通訊作者，歐洲伊比利亞國際納米技術實驗室Leonard博士為共同通訊作者。該論文結合兩個研究團隊在晶體成核及生長領域多年的研究成果積累，對該領域原位觀察技術的發展進行了總結與分析，對近年來利用/聯用相關原位觀察技術在金屬、金屬化合物及非金屬材料體系開展結晶學的原位研究所取得的關鍵性結果進行了總結和梳理，并對該領域目前存在的挑戰及機遇進行了總結及展望。

晶體的成核和生長是結晶的兩個關鍵步驟。它們在決定晶體的晶相、尺寸、形貌、純度等方面起著關鍵的作用。因此，系統的闡明晶體的成核及生長機制對晶體的可控制備（尤其是納米晶）具有重要的指導意義?；诮浀涞睦碚摷澳Ｐ?，最初的晶核是通過單體（原子/離子/分子等）的自發聚集所形成。晶核形成后，晶體的生長依賴于單體的擴散速率和/或表面/界面的反應速率。然而，這一經典的模型并不能很好的解釋一些結晶過程中存在的中間相結構，比如非晶相、表面及界面有序的液相或固態亞穩相等。近來的研究表明，經典的成核及生長機制并不是唯一的結晶路徑，在不同的材料體系中存在非經典的結晶機制?；诖?，李俊杰研究員與Leonard研究員利用球差矯正的透射電子顯微鏡在原子尺度對金屬的結晶機制、溫度及襯底對結晶動力學的影響進行了系統的研究，為金屬的異相成核及生長提供了原子尺度的關鍵信息。

該特邀綜述以晶體成核及生長的原位動力學研究為主題，對近年來常用的相關原位觀察技術的發展，如透射電子顯微鏡（TEM/STEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、光學顯微鏡（OM）、X-射線衍射技術（XRD，SAXS）、X-射線散射技術（TXS, PDF）及光譜技術（EXAFS）等，進行了梳理。并就相關技術在原位觀察晶體成核及生長領域的優缺點進行了對比和總結?；诖?，該綜述針對利用這些技術或者聯用相關技術在金屬（金、銀、鉑、鈀、鉍、銅、鐵、鎳、金屬合金、核-殼結構）、金屬化合物（碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、金屬氧化物、鹵化物、硫化物，碳化物、III-V族半導體）及非金屬（冰、膠體及蛋白質）等材料體系所開展的原位結晶動力學研究進行了梳理和分析，對發現的非經典成核及生長機制進行了總結，對溫度及襯底影響的結晶動力學過程進行了討論。此外，對當前結晶動力學研究領域所面臨的挑戰、機遇及關鍵性課題，如多重實驗因素（溫度、濃度、壓力、礦化劑等）疊加對結晶動力學的影響、液相體系中開展原子尺度的動力學觀察、非經典結晶機制的普適性、及理論解釋非經典機制成因等問題，進行了歸納、討論、總結和展望。本文對不同材料體系中，結晶過程可能存在的非經典機制及混合機制的系統闡述將為相關材料的可控制備提供指導，也將為利用新穎的中間態結構開發新材料帶來機遇。

Chemical Reviews是化學領域最具權威的綜述期刊，2021年的影響因子為72.087，該期刊刊載化學科學當前最重要的研究進展和評論，每年僅發表200余篇論文。該綜述論文的發表顯示出結晶學作為基礎學科的重要性，也是國際權威期刊對兩個研究課題組在該領域取得的學術成果的充分肯定。

該論文的發表得到了新疆自治區上海合作組織科技伙伴計劃及國際科技合作項目、新疆自治區高層次人才計劃及國家基金委自然科學基金等項目的支持。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c01067