1、晶體材料被廣泛地運用于我們的日常生活中。結晶是晶體材料提純和生產(chǎn)的一般過程。為了了解結晶的基本物理規(guī)律，一個多世紀以來，科學家們在實驗和理論方面對結晶進行了大量研究。然而，時至今日，我們對結晶的理解依然不完全；主要的挑戰(zhàn)源于原子太小，不能被直接觀察和跟蹤。與之相比，膠體粒子尺寸要大的多、運動較慢，可以通過光學顯微鏡直接觀察和實時跟蹤。更重要的是，溶液中的膠體粒子因為能夠像原子一樣形成固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，并可通過相變在不同態(tài)之間轉換，因而可

2、以被比作“原子”。在過去幾十年，膠體的相變研究為我們了解結晶過程提供了很多的啟示。然而，與原子不同的是，膠體粒子的尺寸是不均勻的，存在一定的尺寸分散度。并且當尺寸分散度足夠高時，結晶的動力學過程被抑制。為了解分散度的影響，我們研究了二維雙分散膠體體系在交變電場控制下的結晶。結果表明，如果體系被快速過冷到高過飽和態(tài)時，體系無法形成晶體結構。然而，如果體系被逐步過冷，就會發(fā)生尺寸分離，并形成由相同粒子組成的局部結晶區(qū)。這表明，在多分散系中，

3、只要尺寸分離的動力學過程被允許，結晶仍然有可能發(fā)生。
　　我們知道，晶核可以通過吸收原子或者奧斯特瓦爾德成熟進行生長。最近研究表明，晶核通過取向融合發(fā)生的融合在納米晶體生長過程中扮演重要的角色。在取向融合中，兩個靠近的晶核首先通過轉動統(tǒng)一它們的晶向，再聚合成一個單晶體。我們在二維膠體模型體系中對結晶過程中晶核的轉動和聚合進行了研究。通過圖像處理和粒子追蹤技術的運用，我們在單粒子層面上證明了晶核通過轉動發(fā)生聚合，即取向融合。同時我們