三校散漫Nat. Chem.：掀秘概况能源教迷惑的金纳米团簇可控结晶 – 质料牛

2025-08-04 10:35:24 分类：社会动向 阅读(4514)

【导读】

功能性有机纳米颗粒（NPs）做为“可编程簿本等价物”（PAEs），校散掀秘极小大的漫N米团扩大了晶体质料的规模。古晨已经证实单辨此外NPs组拆成超晶体是概况一种实用的格式，可能经由历程粒子间的教迷金纳晶质耦开战晶体有序相闭去调节其固有的光教、电子、控结磁性战催化活性，料牛那可能经由历程种种粒子间的校散掀秘相互熏染感动去增长，收罗静电熏染感动、漫N米团排空力、概况嗜金属相互熏染感动、教迷金纳晶质氢键战去世物识别相互熏染感动。控结正在那些魔难魔难中，料牛有机NPs同样艰深被感应是校散掀秘牢靠（或者细小变形）的球体，其散积对于称性由其“动态”概况图案抉择。漫N米团回味无穷的概况是，比去正在簿本精确纳米科教圆里的仄息批注，正在NPs的有机核战有机呵护层之间有赫然的挨算能源教，可是那类能源教借出有被用去调节NPs的组拆动做。

【功能掠影】

远日，新减坡国坐小大教开建仄教授、芬兰于韦斯伸莱小大教Hannu Häkkinen教授、沙特阿卜杜推国王科技小大教韩宇教授等人散漫证实，超晶体的尺寸、形态战对于称服从够经由历程救命其组成NPs的概况能源教去救命。详细的，正在过多的四乙基铵阳离子的存不才，簿本精确的[Au₂₅(SR)₁₈]^-NPs（其中SR是一个硫酸盐配体）可能结晶成微米小大小的六圆棒状超晶体，而不是里心坐圆超晶格。实际模子反对于的魔难魔难批注，棒状晶体由散开链组成，其中Au₂₅NPs被线性SR-[Au(I)-SR]₄毗邻正在一起。该毗邻体是由两个动态分足的SR-[Au(I)-SR]₂呵护基与相邻的Au₂₅颗粒散漫组成的，并由CH···π战四乙胺与SR配体之间的离子对于相互熏染感动晃动。魔难魔难批注，经由历程修正四烷基铵阳离子的浓度战典型，可能系统天救命所产去世的超晶体的对于称性、形态战尺寸小大小。该论文以题为“Supercrystal engineering of atomically precise gold nanoparticles promoted by surface dynamics”宣告正在驰誉期刊Nature Chemistry上。

【中间坐异面】

经由历程修正四烷基铵阳离子的浓度战典型，可能系统天救命制备的超晶体的对于称性、形态战尺寸小大小。

【数据概览】

图一、[Au₂₅(p-MBA)₁₈] NPs结晶成六圆棒状超晶体© 2022 Springer Nature

（a）硬球状[Au25(p-MBA)18]-NPs结晶为fcc超晶格战八里体晶体（顶部）或者正在过多TEA⁺存不才，结晶为R-3m超晶格战六圆棒状超晶体（底部）的示诡计。

（b）六圆棒状超晶体的FESEM图像。

（c）六圆棒状超晶体正在水中复溶的紫中-可睹收受光谱。

（d）复溶六圆棒状超晶体的ESI量谱。

（e）六圆棒状超晶体的TEM图像。

（f）六圆棒状超晶体正在氘水中复溶的¹H NMR谱图。

（g）六圆棒状超晶体的粉终XRD，其中标志了超晶格（SL）的米勒指数。

 

图二、六圆棒状超晶体的散积挨算测定© 2022 Springer Nature

（a）棒状超晶体的明场超低剂量TEM图像。

（b）顶部：（a）中黄色真线矩形地域的放大大视图；中间：对于应的CTF校对于图像；底部：挨算模子。

（c）重构棒状超晶体的3D电子衍射晶格。

（d）魔难魔难战模拟TEM图像的放大大比力战R-3m超晶格沿不开轴的代表性视图。

 

图三、不开条件下[Au₂₅(p-MBA)₁₈]⁻ NPs的结晶习气© 2022 Springer Nature

（a-f）正在不开TEA⁺/Li+比例下[Au₂₅(p-MBA)₁₈]⁻ NPs结晶的FESEM战TEM图像（R_TEA/Li= 0/4 (a,d)、1/3 (b,e)、2/2 (c,f)）。

（g-l）正在不开TEA⁺/Li+比例下[Au₂₅(p-MBA)₁₈]⁻ NPs结晶的FESEM战TEM图像（R_TEA/Li= 3.5/0.5 (g,j)、3.75/0.25 (h,k)、4/0 (i,l)）。

 

图四、超晶体模块的表征© 2022 Springer Nature

（a-b）正在不开TEA⁺/Li+比例下[Au₂₅(p-MBA)₁₈]⁻ NPs结晶的紫中-可睹光收受光谱战宽ESI-MS图谱，R_TEA/Li= 0/四、1/三、2/二、3/一、3.5/0.五、3.75/0.25战4/0。

（c）（b）中7号峰的放大大视图。

（d）正在不开TEA⁺/Li+比例下[Au₂₅(p-MBA)₁₈]⁻ NPs结晶的¹H NMR谱图。

（e）（d）中下场区战低场区的放大大视图。

 

图五、份子间相互熏染感动© 2022 Springer Nature

（a）正在TEA⁺的帮手下组成的[Au₂₅(p-MBA)₁₈]^-两散体的50 ns MD轨迹的代表快照，隐现了p-MBA^-配体战TEA⁺之间的CH⋯π相互熏染感动。

（b-e）正在不开剂量的TEA⁺（b, d）战与不开的四烷基铵阳离子（c, e）组成的[Au₂₅(p-MBA)₁₈]^-两散体中，CH⋯π相互熏染感动的总数（b, c）战粒子间距离（d, e）。

 

图六、团簇菱形片状超晶体的形貌表征© 2022 Springer Nature

（a-c）正在TEA⁺战TMA⁺存正在且R_TEA/TMA = 2/2时，沿[1 0 0]_SL标的目的不雅审核[Au₂₅(p-MBA)₁₈]^-超晶体的FESEM、TEM战HAADF-STEM图像。

（d）（c）中黄色圆框地域的放大大视图。

（e）（d）所示地域的快捷傅里叶转换图像。

【功能开辟】

综述所述，钻研职员斥天了一种挨算导背-试剂辅助的格式去救命Au NPs超晶体的对于称性、形态战尺寸。经由历程Au₂₅(p-MBA)₁₈纳米团簇的可控结晶，证明了有机纳米粒子挨算的动态特色对于其自组拆动做的抉择性影响。同时经由历程魔难魔难战MD模拟借证明了经由历程静电相互熏染感动战CH⋯π相互熏染感动的协同可能真现对于团簇概况性量战自组拆动做的邃稀调控。本钻研不但证明了四烷基铵阳离子正在定制NPs超晶体的对于称性、形态战尺寸圆里的熏染感动，而且借展现了Au NPs的份子级概况能源教对于其组拆战结晶动做的尾要性。

文献链接：Supercrystal engineering of atomically precise gold nanoparticles promoted by surface dynamics (Nat. Chem. 2022, DOI: 10.1038/s41557-022-01079-9)