纳米技术的主要挑战之一是精确控制每一个纳米颗粒的形状、大小和元素组成。物理方法能够产生不受表面污染的均匀纳米粒子。然而，它们提供了有限的机会来控制纳米对象的形状和具体组成时。赫尔辛基大学(University of Helsinki)和冲绳理工学院(Okinawa Institute of Science and Technology, OIST)研究生院进行的一项合作显示，混合金/铁纳米颗粒可以通过单步制造的方法在空前复杂的结构中生长。
赫尔辛基大学Flyura Djurabekova教授和OIST的Sowwan教授使用计算模型框架，通过一个详细的多级模型成功地解释了生长机制。结合动力学和热力学效应的考虑，解释了嵌入金层的形成和特定表面的金装饰。这些结果为设计大量的混合纳米粒子，使其具有广泛的应用前景开辟了可能。其研究发表在排名很高的开放获取期刊《高级科学》(Advanced Science)上。当大自然以一种意想不到的美丽图案给我们带来惊喜时，我们必须认识它并加以解释。
（图示）混合金/铁纳米粒子可以通过单步制备方法在前所未有的复杂结构中生长。
这是一种与自然合作的方式，随时准备着教导，期待着我们去学习。如今，科学家们能够使用高性能的计算软件和现代超级计算基础设施来精确地研究纳米尺度的现象。这些不仅对推进基础科学，而且对为人类面临的许多挑战找到有希望的解决办法，都是极大的支持。纳米技术面临的一个关键挑战是，如何合理设计出性能优于基本材料的多组分材料。与此同时，考虑到这种混合纳米结构的材料组成和制备过程，鉴于关键金属的可用性和可持续性有限，人们应该支持使用无毒、丰富的元素。
簇束沉积提供了一种无溶剂的物理合成方法，从而实现了具有定制特性的纳米材料。本研究基于磁控管溅射惰性气体冷凝的单步纳米颗粒制备方法，该方法依赖于金原子对预凝聚铁纳米管的比表面进行选择性润湿。利用新开发的Fe-Au原子间势，将生长机理分解为分子动力学模拟框架下的多级模型。通过实验或计算得到的结构与通过全局优化技术确定热力学有利构型之间的差异，强调了生长动力学的重要性，研究为工程复合纳米合金的目标应用提供了一个路线图。
