Language
Country/Area
No result found
Таинственные кластеры обнаженного золота: как раскрыть их структурные тайны в вакууме?
В области нанотехнологий кластеры золота привлекли широкий исследовательский интерес благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам. Кластеры золота можно обнаружить не только в виде дискретных молекул, но и в виде более крупных коллоидных частиц диаметром менее одного микрона. Структура и свойства этих нанокластеров во многом связаны с химической средой, в которой они живут, а это означает, что изучение структуры кластеров чистого золота откроет новые двери для многих приложений.
Характеристика и структура кластеров голого золота
Кластеры голого золота, то есть кластеры золота без оболочек-стабилизаторов, можно синтезировать и изучать в вакууме с использованием молекулярно-лучевой технологии. Структура этих кластеров золота была изучена экспериментально различными методами, такими как анионная фотоэлектронная спектроскопия и спектроскопия дальнего инфракрасного диапазона. Эти исследования показывают, что структура голых кластеров золота сильно отличается от структуры кластеров золота, стабилизированных лигандами, что подчеркивает решающее влияние химической среды на структуру кластеров золота.
Например, Au20 образует идеальный тетраэдр, в котором атомы золота уложены таким образом, что очень похоже на гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру металлического золота.
Структура кластеров золота, стабилизированных лигандами
Поскольку объемный материал золота имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру, при уменьшении размера частиц золота эта структура трансформируется в центральную октаэдрическую структуру, как показано Au13. Такая форма изменений позволяет кластерам золота еще больше расширять свою структуру и образовывать более сложные формы решетки. Стабилизированные лигандами кластерные структуры золота могут быть разделены на различные формы и могут соединяться и сливаться друг с другом через различные входные кластеры.
Au13 в своей основной форме становится основой крупных нанокластеров золота, а каждый дополнительный атом золота образует новый кластер золота.
Дискретные кластеры золота и кластеры коллоидного золота
При изучении кластеров золота дискретные кластеры золота обычно рассматриваются как внутренние молекулярные формы, и эти формы обычно содержат органические лиганды снаружи. Некоторые специальные кластеры золота, такие как [Au6C(P(C6H5)3)6]2+ и [Au9(P(C6H5)3)8]3+, считаются золотыми кластерами с четко определенными границами раздела. Когда голые кластеры золота необходимы для каталитических применений, эти лиганды необходимо удалить, что обычно требует высокотемпературного удаления, но также может быть выполнено химическим путем при низких температурах.
Процесс прокаливания при температуре до 200°C и выше позволяет эффективно удалить лиганды, в результате чего образуются голые кластеры золота.
Каталитические приложения
Каталитические свойства голых кластеров золота привлекли широкое внимание научного сообщества. Исследования показали, что когда кластеры золота имплантируются на поверхность FeOOH, они могут эффективно катализировать реакцию окисления CO. Аналогичным образом, кластеры золота на поверхности TiO2 также могут осуществлять каталитические реакции при чрезвычайно низких температурах. Это указывает на тесную корреляцию между структурными свойствами кластеров золота и их каталитической активностью.
Каталитическая активность нанокластеров золота тесно связана с их структурой и размером, что подталкивает нас к необходимости их углубленного исследования.
Перспективы нанокластеров золота
С развитием технологии наноматериалов область применения золотых кластеров становится все более обширной. От оптоэлектроники до катализа и даже в биомедицинских приложениях нанокластеры золота демонстрируют большой потенциал. Явление поверхностного плазмонного резонанса (ППР) в металлических наночастицах дает этим частицам особые преимущества при разработке оптических устройств. Будущие исследования могут быть сосредоточены на том, как дополнительно адаптировать структуру золотых кластеров для удовлетворения конкретных потребностей применения.
Все это поднимает вопрос: сможем ли мы в будущих научных исследованиях изучить больше потенциальных применений золотых кластеров для содействия прогрессу и развитию науки и технологий?
