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。由于迄今为止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困难。因此，两种稳定晶体产物之间的许多可逆扭曲转变很少见，并且需要敏感的能量平​​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。

科学家揭示纳米螺旋的扭转解扭再扭转循环

中国科学院合肥物质科学研究院的研究人员与南京大学和中国科学技术大学的研究人员合作，发现晶体结构内部存在微妙的竞争与合作关系，建立了微妙的能量平衡扭曲和非扭曲晶体纳米螺旋的结构之间。

研究人员首次实现了纳米线和纳米螺旋之间的多重可逆转变。该研究发表在《自然通讯》上。

研究人员在稳态高磁场实验设施中使用电子自旋共振(ESR)(包括高场ESR)，证明了Co(II)配位环境的变化以及纳米螺旋对称性的降低。固态核磁共振光谱和太赫兹光谱表明π-π相互作用在螺旋生长中起着至关重要的作用。

这些结果与理论计算和各种验证实验相结合，表明这种扭曲是由缩合反应和π-π堆积过程之间的竞争性相互作用引起的。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的能量平衡系统和实现可逆螺旋转变的关键。

通过选择性地设计和修改分子间力，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，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，完善了晶体学理论，并使得各种复杂的可逆过程的实现成为可能。