可逆纳米螺旋转变是自然界最微妙、最重要的现象之一。纳米材料很少形成螺旋晶体。由于先前研究的扭曲力的不可逆性，解扭曲比重新扭曲晶体纳米螺旋更难。因此，两种稳定晶体产物之间的许多可逆扭曲转变极其罕见，需要敏感的能量平​​衡。长期以来，纳米螺旋的这种可逆转变一直被认为难以实现。

南京大学陆庆义教授和高峰教授研究组与中国科学院合肥物质科学研究院和中国科学技术大学合作 ， 最近发现了一种微妙的竞争晶体结构内的合作关系，在扭曲和未扭曲的晶体纳米螺旋结构之间建立微妙的能量平衡。

该研究成果近日发表在 《自然通讯》杂志上。

这项研究首次实现了纳米线和纳米螺旋之间的多重可逆转变。

电子自旋共振 (ESR)，包括高场 ESR，在稳态高磁场实验设施 (SHMFF) 中，HFIPS 证明了 Co(II) 配位环境的变化和纳米螺旋对称性的降低。固态核磁共振波谱和太赫兹波谱表明π-π相互作用在螺旋生长中起着至关重要的作用。这些结果结合理论计算和各种验证实验表明，扭曲是由缩合反应和π-π堆积过程之间的竞争相互作用引起的。这种独特的竞争性生长机制以及生长模式的微观可调性是构建精细调节能量平衡系统和实现可逆螺旋转变的关键。

通过选择性设计和改变分子间力，在保持整体结构的同时精细控制不同方向的生长速率，可以改变能量平衡的方向，成功实现纳米螺旋的扭曲、解扭曲和再扭曲。

这项研究提出了一种通过微调分子间相互作用来设计可逆晶体转变的新方法，以实现晶体中的多种可逆转变。该技术为晶体学提供了新的视角，增强了晶体学理论，并能够实现各种复杂的可逆过程。

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