金屬納米團(tuán)簇是一種新興的合成材料，具有獨(dú)特的光學(xué)、磁性和催化性能。與膠體納米粒子相比，團(tuán)簇具有原子級(jí)精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，為研究原子水平上的量子效應(yīng)和精確的納米材料構(gòu)效關(guān)系帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。
目前，金屬納米團(tuán)簇主要的表征方法是質(zhì)譜和單晶衍射。然而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于一些團(tuán)簇的穩(wěn)定性和配體層的柔性，獲得高質(zhì)量的單晶結(jié)構(gòu)往往非常困難。相似的，團(tuán)簇在質(zhì)譜中的電離及分子離子峰的解析也充滿挑戰(zhàn)。同時(shí)，這兩類表征方法僅能用于研究團(tuán)簇在固相與氣相中的結(jié)構(gòu)，對(duì)于團(tuán)簇在溶液中結(jié)構(gòu)的直接表征依然是領(lǐng)域內(nèi)有待解決的技術(shù)難題。
近日，南方科技大學(xué)羅智教授和深圳大學(xué)楊華艷教授，報(bào)道了利用小角中子散射數(shù)據(jù)直接量化溶液中納米團(tuán)簇的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)信息的新方法。該項(xiàng)工作系統(tǒng)性的分析了一系列銀和金納米團(tuán)簇，包括Ag16, Ag38, Ag44, Ag63, Ag136, Ag374以及Au38, Au104, Au144的小角中子散射數(shù)據(jù)。通過(guò)擬合計(jì)算出的尺寸和幾何參數(shù)都與晶體學(xué)結(jié)果一致。有趣的是，對(duì)于一些攜帶電荷的金屬納米團(tuán)簇，如Ag44，小角中子散射能夠得到其在溶液中抗衡離子的結(jié)構(gòu)信息。
此外，他們還通過(guò)小角X射線散射與襯度匹配小角中子散射結(jié)合的方法，提供了一種可靠的方法來(lái)估計(jì)團(tuán)簇金屬內(nèi)核和配體殼的分子量。以金納米團(tuán)簇為例，其相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算結(jié)果誤差均在10%以內(nèi)。 在這份工作中，他們證明了小角中子散射在表征溶液中金屬納米團(tuán)簇的可行性和準(zhǔn)確性。對(duì)于難以獲得單晶結(jié)構(gòu)的金屬納米團(tuán)簇他們提供了一種可靠的方法來(lái)估計(jì)這些金屬納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)信息，包括尺寸大小與相對(duì)分子質(zhì)量。 論文信息 Quantifying the Solution Structure of Metal Nanoclusters Using Small-Angle Neutron Scattering Xindi Liu, Huayan Yang, Yuxiang Chen, Ye Yang, Lionel Porcar, Aurel Radulescu, Stefan Guldin, Rongchao Jin, Francesco Stellacci, Zhi Luo Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202209751
