成核和生长是结晶的两个重要阶段，对晶体晶相、尺寸、形貌、性能等起关键控制作用。然而，经典理论难以解释晶体生长过程中观察到的诸多现象，如二次成核中存在的非晶过渡态、组分分离现象等。近期，中国科学院新疆理化技术研究所研究员李俊杰团队联合美国劳伦斯国家实验室、欧洲伊比利亚国际纳米实验室等的科研人员，利用球差矫正的透射电子显微术与分子动力学模拟，在原子尺度上揭示了晶体尺寸、缺陷密度及接触方式共同影响的晶体融合生长机制。原子尺度的动力学研究表明，当一个五重孪晶与更小的纳米晶体相遇，或两个五重孪晶以面对面接触方式相遇时，会快速融合生长形成一个新的五重孪晶；当两个晶体以顶角接触顶角的方式相遇，其融合动力学过程则明显滞后且缓慢，这种机制不利于形成五重孪晶，但利于形成复杂多重孪晶结构。这一结果凸显了面缺陷及纳米晶接触方式影响的融合生长过程。进一步，该研究揭示了由于缺陷的存在，原子柱逐个迁移导致弯曲晶界的形成机制。这一研究通过原位观察晶体结晶动力学过程，有助于厘清五重孪晶的融合生长机制，为晶体可控制备提供指导。相关研究成果发表在《美国化学会志》上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、新疆维吾尔自治区自然科学基金等的支持。论文链接晶体尺寸、缺陷密度、接触方式影响的融合生长