Co-crystallization of atomically precise metal nanoparticles driven by magic atomic and electronic shells.
Co-crystallization of atomically precise metal nanoparticles driven by magic atomic and electronic shells.
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由神奇原子和电子壳驱动的原子级精确金属纳米粒子的共结晶
DOI：
10.1038/s41467-018-05584-9
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发表时间：
2018-08-22
影响因子：
16.6
通讯作者：
Zheng N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yan J;Malola S;Hu C;Peng J;Dittrich B;Teo BK;Häkkinen H;Zheng L;Zheng N
本文报道了两个原子精密、不同大小的配体稳定的纳米团簇，一个球形(AuAg)267(SR)80和一个较小的三棱柱(AuAg)45(SR)27(PPh3)6以1：1的比例共结晶，并用X射线单晶分析(SR = 2，4-SPhMe2)进行了充分的表征。较大的团簇具有四个同心壳层二十面体结构：Ag@M12@M42@M92@Ag120(SR)80(M = Au或Ag)，内核为M147二十面体。该团簇具有187个离域电子的开放电子壳层，具有完全金属化的等离子体行为，HOMO-LUMO能隙为零。较小的团簇具有18个电子的壳层封闭，显著的HOMO-LUMO能隙和类似分子的光谱。这是第一次直接证明在纳米团簇的合成和生长中同时存在竞争效应(原子与电子壳层的关闭)，共同形成不同大小的团簇的共晶。这一观察结果提出了一种策略，可能有助于通过共结晶设计其他纳米团簇系统。原子壳层封闭和电子壳层封闭通常被认为是稳定魔术尺寸的金属纳米团簇的竞争效应。在这里，作者表明，通过使两个不同大小的星团共结晶，这两种机制可以在魔术星团合成过程中同时工作。
This paper reports co-crystallization of two atomically precise, different-size ligand-stabilized nanoclusters, a spherical (AuAg)267(SR)80 and a smaller trigonal-prismatic (AuAg)45(SR)27(PPh3)6 in 1:1 ratio, characterized fully by X-ray crystallographic analysis (SR = 2,4-SPhMe2). The larger cluster has a four concentric-shell icosahedral structure of Ag@M12@M42@M92@Ag120(SR)80 (M = Au or Ag) with the inner-core M147 icosahedron observed here for metal nanoparticles. The cluster has an open electron shell of 187 delocalized electrons, fully metallic, plasmonic behavior, and a zero HOMO-LUMO energy gap. The smaller cluster has an 18-electron shell closing, a notable HOMO-LUMO energy gap and a molecule-like optical spectrum. This is the first direct demonstration of the simultaneous presence of competing effects (closing of atom vs. electron shells) in nanocluster synthesis and growth, working together to form a co-crystal of different-sized clusters. This observation suggests a strategy that may be helpful in the design of other nanocluster systems via co-crystallization. Atomic shell closure and electronic shell closure are generally considered to be competing effects in stabilizing magic-sized metal nanoclusters. Here, the authors show, by co-crystallizing two differently-sized clusters, that both mechanisms can work concurrently during magic cluster synthesis.
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1981-01-01
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