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我国研究人员发现第四种晶相最密排列方式

 

在国家自然科学基金项目(项目编号:21222301)等资助下,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所伍志鲲研究员课题组与中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所王娟、中国科学技术大学王成名以及上海交通大学黎玲玲合作,发现了一种新的晶相最密排列方式。相关研究结果以“The fourth crystallographic closest packing unveiled in the gold nanocluster crystal”(在金纳米团簇中发现第四种晶相最密排列方式)为题于2017年3月24日在线发表在Nature Communications上。论文链接:https://www.nature.com/articles/ncomms14739。

金属纳米团簇是超小的金属纳米粒子(尺寸一般小于3纳米),虽然团簇的内部结构(即单个团簇中各个原子的排列、键合方式)一直是人们关注的焦点,但是其外部结构(团簇粒子整体在晶体中的排列、晶相排列)特别是金属纳米团簇晶相排列方式,对团簇物理化学性质的影响和调控作用还不清楚。

伍志鲲研究员课题组及其合作者通过高温诱导的配体交换方法,首次合成了一种新的金属纳米团簇—Au60S6(SCH2Ph)36,并通过单晶X-射线衍射解析了其结构,发现该纳米团簇由一个fcc 结构的Au20内核和两个超大的Au20S3(SCH2Ph)18长钉(staple)组成,并且在这两个长钉中存在6个四面体配位的μ4-S(此配位方式在Au-S界面尚属首次发现,见图1)。该纳米团簇结构按照6HLH排列方式(见图2),是人们熟知的fcchcp和4H排列之外的第四种晶相最密排列方式。值得指出的是,第三种晶相最密排列方式(4H排列)是1979年由Novgorodova等人在块体Ag中发现的,距今已隔38年。

研究发现这种新的晶相排列显著影响金纳米团簇的荧光特性,可成为调控固态金属纳米团簇荧光的一种新思路。

图1.Au60S6(SCH2Ph)36纳米团簇的结构剖析简图(不同键合方式的Au和S原子以不同颜色显示,C和H原子略去)。

图2.6HLH 排列的Au60S6(SCH2Ph)36纳米团簇。(a)沿[001]方向的堆垛序列;(b)螺旋中心团簇粒子的正视图;(c)螺旋中心团簇粒子的侧视图;(d)左螺旋示意图(为了更好示意6HLH排列,不同平面内的Au原子以不同颜色显示)。

 

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