Language
Country/Area
No result found
От молекул к частицам: как нанокластеры золота меняют наше понимание материалов?
С быстрым развитием нанотехнологий исследования нанокластеров золота привлекли широкое внимание научного сообщества. Эти крошечные частицы золота не только способны изменить наше традиционное понимание структуры материала, но также демонстрируют большой потенциал в высокотехнологичных приложениях, таких как оптоэлектроника и катализ. Они меньше микрона в диаметре и могут представлять собой дискретные молекулы или более крупные коллоидные частицы. Для материаловедов изучение этих нанокластеров золота — это не только углубленное исследование твердых частиц, но и важное открытие взаимосвязи между структурой и свойствами материала.
Исследование нанокластеров и структуры чистого золота
Кластеры голого золота относятся к кластерам золота без оболочки из стабилизирующих лигандов. Эти кластеры можно синтезировать и изучать в вакууме с использованием молекулярно-лучевой технологии. Ученые использовали такие методы, как анионная фотоэлектронная спектроскопия, спектроскопия дальнего инфракрасного диапазона и дифракция электронов, чтобы изучить структуру этих кластеров. Исследование показывает, что структура голых нанокластеров золота существенно отличается от структуры кластеров золота, стабилизированных лигандами, что указывает на решающую роль химического окружения в структуре кластеров золота.
Например, Au20 образует идеальный тетраэдр, атомы золота которого упакованы способом, очень похожим на расположение атомов в гранецентрированной кубической (ГЦК) структуре металлического золота.
Структура кластера золота, стабилизированная лигандом
В отличие от исследования голых кластеров золота, кластеры золота, стабилизированные лигандами, демонстрируют более сложную структуру. По мере уменьшения размера частиц золота их гранецентрированная кубическая структура трансформируется в центральную икосаэдрическую структуру, такую как Au13. Это преобразование повышает стабильность кластеров золота.
Кластеры золота с икосаэдрической структурой встречаются во многих золотых кластерах и связаны через общие вершины, слияние граней и взаимопроникающие двойные икосаэдры.
Дискретные кластеры золота и их применение
Четко определенные молекулярные кластеры обычно содержат органические лиганды, которые необходимо удалить, чтобы создать голые кластеры золота в каталитических приложениях. Обычно это достигается путем высокотемпературного сжигания, но также может быть достигнуто химическим путем при низких температурах.
Кластеры коллоидного золота и их оптические свойства
Кластеры золота также могут существовать в коллоидной форме, часто с поверхностным покрытием из алкилтиолов или белков. Эти частицы золота имеют потенциальное применение в иммуногистохимическом окрашивании. Металлические наночастицы проявляют сильные поглощающие свойства в видимой области света, что расширяет возможности их применения при разработке оптических устройств.
Длина волны полосы поверхностного плазмонного резонанса (ППР) зависит от размера и формы наночастицы.
Каталитические свойства кластеров золота
Каталитический потенциал кластеров золота также выдающийся в катализе окружающей среды. Например, когда кластеры золота имплантируются на поверхности FeOOH, они могут катализировать окисление CO при температуре окружающей среды. Кроме того, каталитическая активность кластеров золота на носителях TiO2 может осуществляться при экстремально низких температурах, что демонстрирует сильную корреляцию между их структурой и каталитическими характеристиками.
Структурные характеристики нанокластеров золота влияют на их каталитические свойства, что делает изучение влияния их размера и структуры на каталитические свойства актуальной темой.
Конец
Исследование нанокластеров золота не только еще больше углубило понимание учеными наноматериалов, но и создало множество новых возможностей их применения. Как эти крошечные частицы захватят суть будущей материаловедения и какие границы знаний и технологий они откроют? Это, несомненно, станет важным направлением для будущих исследований в научном сообществе.
