近期,中国科学院合肥物质科学研讨院固体物理研讨所研讨员伍志鲲课题组与国内多个单位协作,在金属纳米团簇结构研讨中获得重要发展,发现了一种新的晶相最密摆放办法,相关研讨结果以The fourth crystallographic closest packing unveiled in the gold nanocluster为题宣布在
金属纳米团簇可看作超小的金属纳米粒子(对金纳米团簇来说,尺度一般小于3纳米),因为其特别的尺度规模、确认的组成结构、共同的物理化学功能及潜在使用远景招引了广阔科研工作者的爱好,尤其是团簇的内部结构(即单个团簇中各个原子的摆放、键合办法)一直是人们重视的焦点。在曩昔几年里,伍志鲲课题组环绕金纳米团簇的结构展开了系统研讨,并获得了一系列重要发展,如初次证明金属纳米团簇(粒子)中存在类似于有机分子相同的“结构同分异构”现象,提醒两个“结构同分异构体”在催化功能、稳定性、光学功能等方面存在十分显着差异(Nature Commun. 2015, 6, 9667);提醒金纳米团簇中18电子超原子结构的存在以及金纳米团簇的结构影响金的化合价等(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10425-10428);发现了荧光金纳米团簇Au24与荧光相相关的两个结构特征(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11567-11571)等等。但以上的研讨仅局限于金纳米团簇的内部结构,实践上金纳米团簇的外部结构(团簇粒子全体在晶体中的摆放,晶相摆放)也是需求咱们来重视的一个方面。此前国际上提及金属纳米团簇晶相摆放的研讨报导仅有两例(一例是Rongchao Jin 教授小组报导的fcc晶相摆放,见Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6694-6697;另一例是伍志鲲小组报导的4H晶相摆放,见 Chem. Commun. 2016, 52, 12036-12039)。在金纳米团簇单晶中是否还存在其它晶相摆放办法?特定的摆放办法是否会影响团簇的一些功能?
针对这样一些问题,课题组科研人员甘自保和陈积世等进行了深化探究。研讨人员经过高温诱导的配体交流办法,在金纳米团簇外表引进硫原子,初次合成了一种新的金属纳米团簇Au60S6(SCH2Ph)36,并经过单晶X-射线衍射解析了其结构。有意思的是该纳米团簇由一个fcc 结构的Au20内核和两个超大的Au20S3(SCH2Ph)18长钉(staple)组成,并且在这两个长钉中,发现了6个四面体配位的4-S(此配位办法在Au-S界面尚属初次发现)。很风趣的是Au60团簇粒子在晶体中沿[001]方向按“ABCDEF”序列重复堆垛,并呈左手螺旋状摆放(沿[001]方向调查),被命名为6HLH摆放。这种摆放是继1979年Novgorodova等人在块体Ag中发现第三种晶相最密摆放办法(4H,拜见Zap. Vses. Mineral. Obschch. 1979, 108, 552-563),时隔38年后发现的一种新的晶相最密摆放办法(前两种为熟知的fcc和hcp摆放)。
伍志鲲等人前期工作现已标明,金纳米团簇的组成和内部结构是影响金纳米团簇荧光的首要的要素(Nano Lett. 2010, 10, 2568[7];Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11567-11571[4]等)。此次他们发现新的晶相摆放也显着影响金纳米团簇的荧光特性,这为固态金属纳米团簇的荧光(或许还可推至其它功能)调控供给了一种新的思路。如审理论文的评委指出,这一工作为相关资料的晶相摆放研讨(包含晶相摆放-功能相关)供给了启示和学习,对推进相关研讨的展开具有极端重大意义。
上述研讨得到了国家自然科学基金、中科院等的赞助。(来历:中国科学院合肥物质科学研讨院)