Nature Communications:金属纳米颗粒表面结构表征取得新进展

发布日期:2018-8-24     浏览次数:1383次    发布者:黄伟珺    

       我院郑兰荪、谢兆雄、郑南峰等教授与中科院大连化物所杨学明研究员、马志博副研究员以及芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen教授合作,在利用扫描隧道显微镜表征金属纳米团簇的表面配体层结构方面取得重要进展。相关成果“Real-space imaging with pattern recognition of a ligand-protected Ag374 nanocluster at sub-molecular resolution”发表于《自然×通讯》(Nature Communications,2018,9, 2948)。

               
        纳米颗粒的实空间成像对于理解颗粒尺寸、形状、组装、结构以及稳定性之间的关系具有十分重要的意义。因为这些基本特性决定了团簇颗粒在诸多应用如催化、药物传递、生物感应以及医疗诊断上的功能。研究者们通过扫描隧道显微镜(STM)以及原子力显微镜(AFM)已经对平面上的有机分子进行了大量原子级分辨率的研究,然而对于纳米颗粒表面有机层的成像却极具挑战。首先,因为高曲率的纳米颗粒表面会导致强的针尖卷积效应,扭曲纳米颗粒尺寸及形状;其次,对于未知结构的纳米颗粒,通过STM分析同样结构未知的表面有机物层难度极大,而且也难以通过理论模拟出准确的 AFM 或者 STM 图像。在该研究工作中,合作团队以原子结构精确的 Ag374纳米团簇作为研究对象,利用超高真空扫描隧道显微镜分别在液氦及液氮温度下获得了单个团簇亚分子高分辨率的拓扑图像。结合液氮温度下单个叔丁基苯硫酚(TBBT)分子在 Au(111)表面的高分辨 STM 图像以及 Ag374的计算模拟STM 图,证明 Ag374的高分辨 STM图中呈现出了单个 TBBT 的形貌,并且可分辨出单个甲基基团。随后,借助“图像识别”原理,通过 STM 模拟图像数据库以模板识别方法找到了高度匹配的团簇取向,此工作为将来基于应用设计功能性纳米团簇提供了指导与帮助。

        该工作由厦门大学、中科院大连化物所以及芬兰于韦斯屈莱大学等iChEM多个核心和外围协作单位共同合作完成,第一作者为厦门大学化学化工学院2013级直博生周琴。研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院先导项目、国家重点研发计划和分子反应动力学国家重点实验室开放课题等项目的资助。

        论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-05372-5