现在的你可以把一整台电脑放在口袋里，因为自20世纪50年代以来，科技‘积木’变得越来越小。但是，为了创造下一代的电子产品，比如功能更强大的手机、更高效的太阳能电池，甚至是量子计算机，科学家还需要在更小的尺寸规模上开发出全新的技术。
一个有趣的领域是纳米晶体。这些微小的晶体可以组成多种形状，但科学家们还没不清楚如何可以让它们彼此对话。
目前，一项全新、具有突破性的研究可使纳米晶体以电子方式互相作用。这项研究可能为未来研究新功能设备提供新途径。
“我们称之为超级原子积木，因为它们具备新的能力，例如，让相机在红外范围内可视，”芝加哥大学Dmitri Talapin教授表示，“但到目前为止，将它们组合并让它们相互对话一直非常困难。现在，我们第一次不必做出选择。这是一个革命性的改进。”
芝加哥大学化学博士生Josh Portner表示，在他们的研究中，科学家制定了设计规则，可创造出许多不同类型的材料。
科学家们可以用许多不同的材料来生长纳米晶体，例如金属、半导体和磁铁，它们会产生不同的特性。但问题是，每当他们试图将这些纳米晶体组合成阵列时，新的超晶体周围就会长出长长的“毛发”。
这些毛发阻碍了电子从一个纳米晶体跳跃到另一个纳米晶体。电子是电子通信的信使，它们移动自如的能力对任何电子设备来说至关重要。
研究人员需要寻找一种方法来减少每个纳米晶体周围的毛发，这样他们就可以把它们更紧密地组合在一起，减少它们之间的间隙。芝加哥化学和分子工程系教授Talapin表示：“当这些间隙仅仅缩小三分之一时，电子跃迁的概率就高出约十亿倍。它受距离变化的影响非常大。”
为了剃除这些‘毛发’，他们试图了解在原子水平上发生了什么。为此，他们需要阿贡纳米材料中心的强大X射线和SLAC国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源的帮助，以及强大的软件模拟和化学、物理模型。所有这些都能让他们了解晶体表面发生了什么，并找到能生产它们的关键。
超晶体生长过程的一部分是在溶液中完成的，也就是在液体中。结果表明，随着晶体的生长，它们经历了一种不同寻常的变化，甚至有气相、液相和固相三相共存的情况。通过精确控制该阶段的化学成分，他们可以制造出外部更硬、更薄的晶体，这些晶体可以更紧密地封装在一起。“了解它们的相行为对我们来说是一个巨大的飞跃，” Portner表示。
目前尚不明确该技术的全部应用范围，但科学家们可以预见到该技术可以在多个领域发挥主导作用。Talapin表示：“例如，也许每个晶体都可以是量子计算机中的一个量子位；将量子位耦合到阵列中是目前量子技术的基本挑战之一。”
Portner还对探索超晶体生长过程中出现的不寻常的中间状态感兴趣。“像这种三相共存的情况非常罕见，因此非常值得去思考如何利用这种化学特性和制造新材料。”
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