南京大学等在《自然》发表新成果:以对偶对称性引导自组装破解复杂晶格构筑难题

在材料科学与凝聚态物理领域,如何用简单的相互作用构建复杂的对称性结构,长期以来都是一项难题。传统方案往往依赖高度定制的复杂设计,实验要求高、组装质量也难以稳定提升,进而限制了超导材料、超材料等前沿方向的继续发展。研究团队跳出传统路径,从数学几何对称性中获得启发,提出“对偶对称性引导”(DSG)设计范式。该方法的关键在于:将复杂结构拆分为两个互为对偶的子晶格,只需锚定其中一个子晶格,系统便可在简单的各向同性作用下自发组装成目标结构。

从“以更复杂的设计换取复杂结构”转向“用几何规律化繁为简”,这项研究带来的不仅是某一种结构的实现方式,更是一套可迁移的设计逻辑;未来若能深入贯通理论设计、实验实现与工程放大,复杂对称结构将更有机会走出实验室、迈向规模化制造,为材料创新与产业升级提供更坚实的基础支撑。