【行業(yè)新聞】我國(guó)在掃描隧道顯微鏡研究金屬納米團(tuán)簇方面取得突破

近日，分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)楊學(xué)明研究員（1102組）、馬志博副研究員（1114組）與廈門大學(xué)鄭南峰教授及芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)Hannu Hakkinen教授合作，通過(guò)低溫超高真空掃描隧道顯微鏡（STM）研究原子結(jié)構(gòu)精確已知的Ag374納米團(tuán)簇的表面配體，獲得亞分子水平超高分辨，結(jié)合DFT理論計(jì)算與模板識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)表面配體形貌和結(jié)構(gòu)以及團(tuán)簇取向的識(shí)別。相關(guān)研究工作成果發(fā)表在《自然·通訊》（Nat. Commun.）上。

納米顆粒的實(shí)空間成像對(duì)于理解顆粒尺寸、形狀、組裝、結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性之間的關(guān)系具有十分重要的意義。因?yàn)檫@些基本特性決定了團(tuán)簇顆粒在諸多應(yīng)用如催化、藥物傳遞、生物感應(yīng)以及醫(yī)療診斷上的功能。研究者們通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）以及STM已經(jīng)對(duì)平面上的有機(jī)分子進(jìn)行了大量原子級(jí)分辨率的研究，然而對(duì)于納米顆粒表面有機(jī)層的成像卻是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。首先高曲率的納米顆粒表面會(huì)導(dǎo)致空間上的強(qiáng)針尖卷積效應(yīng)，導(dǎo)致納米顆粒尺寸及形狀呈現(xiàn)不均一；其次納米顆粒結(jié)構(gòu)未知，表面有機(jī)物層對(duì)于STM來(lái)說(shuō)分析難度大，而且也難以通過(guò)理論模擬出準(zhǔn)確的AFM或者STM圖像。

在本工作中，該研究團(tuán)隊(duì)以原子結(jié)構(gòu)精確的Ag374納米團(tuán)簇作為研究對(duì)象，利用低溫超高真空掃描隧道顯微鏡分別在LHe及LN2溫度下獲得了單個(gè)團(tuán)簇亞分子高分辨率的拓?fù)鋱D像。結(jié)合LN2溫度下單個(gè)叔丁基苯硫酚（TBBT）分子在Au(111)表面的高分辨STM圖像以及Ag374的DFT理論STM圖，證明Ag374的高分辨STM圖中呈現(xiàn)出了單個(gè)TBBT的形貌，并且可分辨出單個(gè)甲基基團(tuán)。隨后，借助“圖像識(shí)別”原理，通過(guò)STM模擬圖像數(shù)據(jù)庫(kù)以模板識(shí)別方法找到了高度匹配的團(tuán)簇取向。此工作為將來(lái)基于應(yīng)用設(shè)計(jì)功能性的納米團(tuán)簇提供了指導(dǎo)與幫助。 

來(lái)源：物理化學(xué)研究所

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