二十面体双子

二十面体 双晶は、原子クラスターや数千個の原子からなるナノ粒子に見られるナノ構造である。これらのクラスターは二十面体で、20個の四面体結晶が三角形（例えば、立方晶（111） ）の面に沿って結合し、三回対称性を持つ。関連した、より一般的な構造は、同様に双晶を伴って配置された5つのユニットから成り、19世紀には「ファイブリング」として知られていたが、 ^{[1] [2] [3]、}最近では「十面体多重双晶粒子」、「五角形粒子」または「星型粒子」と呼ばれている。さまざまな方法（例えば、アルゴン、金属原子、ウイルスカプシドの凝縮）により、表面エネルギーがバルクからのエネルギーよりも重要になるサイズスケールで二十面体形状が得られる。

原子間の結合に強い方向性がない場合、原子が12 個の最近傍原子のキス数に向かって引き寄せられることは珍しくありません。これを実現する最も対称的な 3 つの方法は、二十面体クラスタリング、結晶面心立方(立方八面体) または六方 (三重正双極子)の最密充填です。

20面体配列は、通常、表面エネルギーが小さいため、^[4]小さなクラスターには好まれるかもしれません。しかし、 20面体クラスタリングのアキレス腱は、並進的に整列した方法では長距離にわたって空間を埋めることができないため、原子の位置にいくらかの歪み、つまり弾性変形が生じることです。^{[4] De Wit は、これらを}回位の観点から考えることができると指摘しました。^[5]このアプローチは、後に Yoffe によって 3D に拡張されました。^[6]また、形状は常に単純な 20面体であるとは限らず、^[3]現在では形状を簡単に計算できるソフトウェアコードがいくつかあります。^{[7] [8]}

より大きなサイズでは、歪ませるエネルギーが表面エネルギーの増加よりも大きくなり、バルク材料（つまり十分に大きなクラスター）は一般に結晶の最密充填構成の1つに戻ります。原理的には、それらはウルフ構造^[9]の形状を持つ単純な単結晶に変換されます。エネルギー的に不安定になるサイズは、通常、直径10〜30ナノメートルの範囲ですが、 ^[10]形状が変化して粒子がミリメートルサイズに成長することは常に起こるわけではありません。

二十面体双晶は、(i) 表面への蒸発、(ii) 溶液からの核生成、(iii) ポリマーマトリックス内での還元によって核生成した面心立方金属ナノ粒子で確認されています。

準結晶は、長距離回転周期性を持つが並進周期性を持たない非双晶構造であり、当初は二十面体双晶として説明しようとした人もいた。 ^[11]準結晶は、一般的に、組成構成（例えば、チタンとマンガンのような2つの異なる金属）が、より一般的な最密充填形態の形成に拮抗する場合にのみ形成される。

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