当材料的尺寸接近纳米尺度时，由于电子的空间限域效应，纳米结构（纳米线、岛和超薄膜）的结构稳定性以及物理化学特性随着其尺寸和维度的变化将会表现出振荡现象，表现出奇特的量子生长特性。例如，零维纳米团簇的幻数结构，Na₂₀、Al₁₃和C₆₀等团簇展现出非常高的稳定性。一维和两维纳米结构的热稳定性、输运特性、超导转变温度、功函数和化学活性等显示出周期性振荡。实验上和理论上对金属纳米结构量子生长一致是纳米科学的研究热点。然而，迄今为止，关于的金属纳米结构量子生长特性与其维度以及价电子数的关系还缺少统一的物理图像。

最近，我院河南省量子功能材料国际联合实验室与韩国汉阳大学、中国科技大学科学家合作，对金属纳米结构的量子生长做了深入的研究，揭示了边界产生的电子波弗里德尔振荡是导致金属纳米结构出现周期性稳定性的内在原因，给出了金属纳米结构量子生长特性与维度以及价电子数的关系的统一图像。发现金属纳米线的幻数长度与横截面半径和金属价电子数有密切关系。对于碱金属和IB族金属形成的纳米线，其振荡周期随着横截面半径增加逐渐增大。而对于过渡金属和IIIA-VA族金属，其纳米线振荡周期随着横截面半径增加逐渐减小。进一步研究发现，不仅金属纳米结构的热稳定性的振荡周期周期依赖横截面半径和金属价电子数，而且其功函数和物理化学活性等特性也与这两方面因素密切相关。计算结果不仅为金属纳米结构的量子生长提供了统一的物理图像，而且很好的预言了最近实验上发现的一系列奇特现象。

这一重要进展以郑州大学第一单位发表于《纳米快报》(影响因子13.78)（Nano Letters DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03351.）。物理工程学院博士研究生李晨辉、青年教师牛春要为论文主要完成者，贾瑜教授为论文通讯作者。该工作得到了科技部“国家重点基础研究发展计划(973)项目”、国家自然科学基金委项目、河南省科技创新杰出人才计划项目的支持。