Adv. Mater. ：可设计的原子精确的金属纳米团簇

第一作者：李颖薇

通讯作者：金荣超

通讯单位：卡耐基梅隆大学

研究内容：

原子精确纳米纳米科学的建立实现了团簇大小和尺寸的控制。原子精确的金属纳米团簇的合成得到了巨大发展，更为重要的是，许多团簇的结构通过单晶X射线衍射揭示出来。这些超小的金属纳米颗粒，由于量子限域效应，表现出来了良好的光学吸收性能。金纳米团簇被揭示其结构包括内部金核，金硫motifs界面和配体外壳。金属内核的原子堆积方式在控制团簇光学性质和带宽方面扮演重要的角色。目前，控制团簇的金属内核的原子堆积方式已经可以实现。当粒径增大时，fcc核和十面体核表现出普遍趋势，然而，二十面体核具有更小的带宽偏离了普遍趋势。通过比较，进一步证明了核结构对motifs结构的决定性作用。最后，作者讨论了该领域未来的前景。

要点一：

金纳米颗粒的颜色涉及了能带内部的电子跃迁和能带之间的电子跃迁。当团簇的尺寸和德布罗意波长（大约0.5 nm）相当时，团簇表现出量子限域效应，进而出现了分立的电子轨道，因此，团簇由于电子跃迁而出现多个光吸收峰。虽然Au₁₀₂(p-MBA)₄₄团簇只有269 nm的光学吸收，但是原子数目较少的Au₂₅(PET)₁₈团簇表现出强烈的量子尺寸效应，在1.8 eV，2.8 eV和3.1 eV有强烈的光学吸收。金团簇的带内跃迁和带间跃迁对团簇的光学性质都有很重要的影响，其跃迁行为可以通过时间依赖的密度泛函理论依据团簇的结构进行描述。金团簇低能量的吸收来自金核轨道的跃迁，高能量的吸收来自motif到金核的电子跃迁。为了对金纳米团簇的结构进行控制，金荣超课题组发展了系统性的团簇合成方法，包括动力学/热力学控制法，LEIST方法，配体控制法以及合金化控制的方法。

要点二：

金纳米团簇的结构包括金核，金硫Motifs和最外层的配体外壳。相比于金膦团簇，金硫纳米团簇具有更复杂的光学吸收。虽然金核和Motif对团簇的轨道起决定性影响，但R配体对团簇也对轨道有影响。作者重点讨论了金硫团簇对其光学吸收和带宽的影响。