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青岛科技大学吉林大学协作最新Nature大子刊!

时间: 2025-04-07 17:03:59 |   作者: 竞彩体育篮球

金属纳米团簇,特别是那些衔接分子态和金属态的纳米团簇,在了解原子结构和新出现的物理性质之间的联系

产品特性

  金属纳米团簇,特别是那些衔接分子态和金属态的纳米团簇,在了解原子结构和新出现的物理性质之间的联系方面起着至关重要的效果。

  鉴于此,青岛科技大学汪恕欣教授与吉林大学武振楠教授报导了Ag135Cu60(S(CH2)2Ph)60Cl42(以下简称Ag135Cu60;−S(CH2)2Ph = 苯基乙硫醇盐)的组成和晶体结构,它包含一个Ag135结构,该结构源自从147个原子的Mackay二十面体中去除十二个极点,并进一步被铜合作物包裹。Ag 135Cu 60是经过硼氢化钠复原AgCu-S(CH 2) 2Ph合作物溶液取得的,它能够描绘为一个核壳金属笼Ag @Ag 60Ag @Cu 60,由−S(CH 2) 2Ph和Cl配体一起维护。这种壳层拼装导致电子离域发生显着的改变,这是因为金属-金属键长度的改变,使Ag 135Cu 60具有分子和金属特性,因而导致由分子态定向声振动发生的不同寻常的功率依赖性。这项研讨启发了对可定制金属纳米团簇结构的进一步探究,并为研讨纳米团簇结构对金属态的影响拓荒了时机。这些发现终究为推进纳米技术和资料科学范畴的开展供给了名贵的见地,为开发先进纳米资料的立异运用铺平了路途。相关研讨成果以题为“Structure and optical properties of an Ag 135Cu 60 nanocluster incorporating an Ag 135 buckminsterfullerene-like topology”宣布在最新一期《Nature Synthesis》上。

  作者选用一锅法,经过在二氯甲烷和甲醇顶用 2-苯基乙硫醇复原银和铜盐混合物来取得新式 Ag135Cu60(S(CH2)2Ph)60Cl42纳米簇(简称为 Ag135Cu60),该纳米簇具有核壳结构,是红褐色晶体。接着运用热重剖析、能量色散 X 射线光谱法和 X 射线光电子能谱 (XPS) 对其进行了表征。成果证明了预期元素(Ag、Cu、C、S 和 Cl)的存在,其准确化学计量与理论值十分契合。进一步的光谱剖析确认了 Ag 和 Cu 的氧化状况,证明了分子和金属性质的混合。图1阐明Ag 135Cu 60的分子结构,包含从 X 射线衍射得出的尺度和元素组成。该结构强调了其准二十面体对称性。

  作者经过X射线的分子结构。该纳米团簇是已知最大的Ag-Cu核壳体系,具有五壳结构,描绘为Ag @Ag 60Ag @Cu 60。该分子结构具有极高的对称性,包含柏拉图固体的元素。中心由Ag13二十面体组成,这是金、银、钯和铂纳米团簇中的典型摆放(图2a)。环绕该内壳的是42个原子的麦凯二十面体(图2b),第三壳(图2c、d)由60个银原子组成的巴克明斯特富勒烯类拓扑结构组成,摆放成12个五边形、20个六边形、60个极点和90个旁边面。因为12个五边形和20个六边形上的Ag-Ag键长简直完美均匀(图2c),因而第三壳也能够称为准截角二十面体。Ag 60层外表每个六边形的中心方位还有20个银原子,每个银原子一起选用μ 6和μ 3配位形式,将Ag 60壳层与第二个壳层Ag 42衔接起来(图2d、k)。这组135个银原子组成的三层结构用标明,形似俄罗斯套娃(图2e)。这标志着从147个原子的麦凯二十面体中去除了12个极点,形成了具有全金属巴克明斯特富勒烯状拓扑结构的金属纳米团簇。第四层由12个氯原子组成Cl 12二十面体,完成了Ag @Ag 的中心结构(图2f、g)。该中心结构相似于麦凯型三壳二十面体,其稳定性归因于其高球形度和外表能最小化,契合经典的Wulff结构原理。在双金属Cu 43Al 12(Cp*) 12、(AuAg) 267(SR) 80、(µ 12-Pt)Pd 164-xPt x(CO) 72(PPh 3) 20和单金属(IDipp) 6Cu 55、Pd 55(PiPr 3) 12(µ 12-CO) 20、Au 133(SR) 52和Pd 145(CO) x(PEt 3) 30纳米团簇中也调查到了相似的核壳结构。外表上的12个氯配体选用μ 6-Cl-Ag 6配位形式(图2l)。最终一个壳层由60个铜原子组成,呈截角十二面体(图2h、i),也归于阿基米德立体宗族。

  图3描绘光学和电子特性,包含紫外可见光吸收光谱、DPV 数据和循环伏安法成果,展现了簇的混合特性。Ag135Cu60表现出不寻常的光吸收特性,其特点是其紫外可见光谱中有多个峰值。407nm、500nm、643nm、731nm和884nm处的杰出吸收峰杰出了其混合分子金属性质。500nm处的吸收相似于等离子体跃迁,而紫外区域的峰值归因于金属硫醇盐和金属氯化物键之间的电荷转移。这些发现强调了Ag 135Cu 60在光电运用中的潜力。作者经过差分脉冲伏安法(DPV)和循环伏安法进行电化学剖析,成果显现:具有共同电位距离的量化双层充电进程。核算电容为1.14aF,与其他纳米团簇中调查到的趋势共同。电化学空隙(Eg)较小,约为0.01eV,标明电子动力学相似金属。依据成果得出,Ag135Cu60具有十分超卓的电化学稳定性,在重复循环中具有共同的充电放电才能。

  Ag135Cu60的飞秒瞬态吸收光谱法(fs-TA)探究了其在不同激起波长和功率强度下的电子动力学(图4)。首要发现包含:490nm、640nm和725nm处有3个基态漂白(GSB)带,以及550nm、600nm和665nm邻近的激起态吸收(ESA)带。功率相关的电子弛豫行为,其间金属状况在特定波长(例如550nm)占主导地位,而分子状况则在其他波利益显着。经过瞬态吸收图中的振动行为辨认的声学声子相互效果提醒了这些声子对电子动力学的重大贡献。研讨成果杰出了Ag135Cu60的两层性质,它一起表现出分子状况和金属状况。

  Ag 135Cu 60纳米团簇代表了纳米团簇规划的一个里程碑,具有巴克明斯特富勒烯类拓扑结构和核壳结构。其共同的分子和金属特性组合为光电子和资料科学的高档运用拓荒了路途。光学吸收、电子动力学和电化学稳定性使其成为未来研讨纳米结构与电子行为之间联系的候选资料。

  声明:仅代表作者自己观念,作者水平有限,如有不科学之处,请在下面进行留言纠正!


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