近期,中科院固體物理研究所伍志鯤研究員課題組與美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)金榮超教授合作,通過(guò)精選配體,構(gòu)筑適當(dāng)?shù)膱F(tuán)簇間/內(nèi)弱相互作用力,生長(zhǎng)出高質(zhì)量單晶,成功解析出Au144(SR)60團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)此前困擾科學(xué)界多年,是金納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)研究的“圣杯”。該團(tuán)簇由144個(gè)金原子(Au)和60個(gè)保護(hù)性巰基配體(SR)構(gòu)成??蒲腥藛T還開(kāi)展了變溫實(shí)驗(yàn),為金屬具有優(yōu)異熱延展性提供了微觀解釋。相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》子刊Science?Advances上。?
這項(xiàng)工作具有以下重要意義:一是解析出Au144(SR)60的結(jié)構(gòu),解決了一個(gè)富有挑戰(zhàn)性并長(zhǎng)期困擾科學(xué)界的難題;?二是揭示團(tuán)簇間/內(nèi)的弱相互作用在團(tuán)簇單晶生長(zhǎng)中起重要作用,為后續(xù)富有挑戰(zhàn)性的單晶生長(zhǎng)提供了參考;?三是為金屬相對(duì)于其它常見(jiàn)固體具有較好的熱延展性提供了微觀解釋;四是為理解Au144結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)提供了基礎(chǔ)條件。?
正是由于該項(xiàng)工作的挑戰(zhàn)性和重要性,論文投稿后,得到了《科學(xué)》子刊審稿人的高度評(píng)價(jià):“本評(píng)委熱烈祝賀作者們?nèi)〉弥卮筮M(jìn)展,相信這個(gè)工作對(duì)本領(lǐng)域會(huì)產(chǎn)生巨大影響……”,“這部手稿報(bào)道了一個(gè)非?;钴S領(lǐng)域的一流的發(fā)現(xiàn),這個(gè)發(fā)現(xiàn)值得盡快發(fā)表和最廣泛的傳播…”。論文發(fā)表后,國(guó)內(nèi)外多名學(xué)者來(lái)信來(lái)電表示了關(guān)注和祝賀,多家科學(xué)媒體,如納米人、研之成理、物理化學(xué)學(xué)報(bào)等對(duì)工作進(jìn)行了報(bào)道。?
本工作中無(wú)定型粉末變溫XRD數(shù)據(jù)在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)上采集完成。通過(guò)變溫XRD實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在35K到300K溫度區(qū)間,團(tuán)簇間的距離隨溫度增加而增加,?暗示了團(tuán)簇具有一定的熱延展性,為單晶X-射線衍射變溫測(cè)試結(jié)果提供了定性支持。?后續(xù)單晶X-射線衍射變溫測(cè)試揭示Au144(SR)60團(tuán)簇中不同長(zhǎng)度的金-金鍵具有不同的變溫伸縮性,其中鍵長(zhǎng)為2.88埃的金-金鍵(與塊體金中金-金鍵長(zhǎng)類似)相對(duì)于其它鍵長(zhǎng)的金-金鍵來(lái)說(shuō),具有更好的熱延展性。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果從化學(xué)鍵角度為金屬相對(duì)于其它常見(jiàn)固體具有更好的熱延展性提供了微觀解釋。?
???論文鏈接:http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaat7259。?
???細(xì)介紹鏈接:http://www.issp.cas.cn/xwzx/kyjz/201812/t20181207_469292.html?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg。?
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Au144(SR)60納米團(tuán)簇的整體結(jié)構(gòu)(黃色:金原子;綠色:硫原子;灰色:碳原子;白色:氫原子)?
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在不同溫度下無(wú)定型粉末Au114(SCH2Ph)60的小角X射線衍射譜:?Bragg衍射峰向左移動(dòng),表明納米團(tuán)簇之間的距離增大(注:插圖引用了單晶的一些結(jié)構(gòu)信息,僅供參考)