中科院上海應用物理研究所高嶷課題組與美國內布拉斯加大學林肯分校教授曾曉成合作,提出了一個用于解釋配體金納米團簇的結構穩定性及其生長機制的普適模型。相關研究成果日前發表于《自然—通訊》。
長期以來,配體金納米團簇因其獨特的結構和物理化學性質以及在催化、納米技術及生物醫學等領域廣泛的應用前景得到了廣泛關注。近年來,隨著一系列大尺寸的配體金納米團簇被成功結晶,人們試圖提出理論模型解釋其結構穩定性,但并未獲得普遍成功。
高嶷團隊建立了一個普適模型,實現了對71個配體金納米團簇的基本理解。該模型認為每個金原子有三個不同的電子價態,三個或者四個金原子可以滿足2電子的滿殼層電子態,從而構成基本的結構單元(三角形Au3和四面體Au4)。當這些基本單元堆積在一起時,就形成了結構各異的穩定的金納米團簇。
該模型的建立,有力證明了金納米團簇的結構和生長遵循著基本的化學規律,從而為進一步理解金以外的金屬納米團簇打開了新的思路。研究人員利用該模型預測了一系列高度穩定的金團簇,從而為實現基于化學規則的納米金團簇可控合成提供了基礎。