據(jù)悉，中科院合肥研究院固體物理研究所伍志鯤研究員課題組與美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)金榮超教授合作，通過(guò)精選配體，構(gòu)筑適當(dāng)?shù)膱F(tuán)簇間/內(nèi)弱相互作用力，生長(zhǎng)出高質(zhì)量的單晶，成功解析出Au144(SR)60的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)此前困擾科學(xué)界多年，是金納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)研究的“圣杯”。相關(guān)成果日前發(fā)表在《科學(xué)》子刊上。

金子在通常情況下是黃色的，150多年前，英國(guó)著名科學(xué)家法拉第卻合成了鮮艷的酒紅色金溶膠。這種酒紅色的金激起了人們的興趣，也開(kāi)啟了納米粒子研究的時(shí)代。為什么金溶膠是紅色的?在溶液中單個(gè)金原子如何堆疊生長(zhǎng)成金納米晶?……這些問(wèn)題激發(fā)了人們的研究熱情，但也長(zhǎng)期困擾著人們。介于金原子與金納晶間的金屬納米團(tuán)簇為理解這些問(wèn)題提供了理想材料，特別是處于從納米團(tuán)簇向納米晶轉(zhuǎn)變“臨界尺寸”附近的納米團(tuán)簇(納米晶)，更受到了特別青睞。然而，對(duì)其結(jié)構(gòu)的解析卻是極具挑戰(zhàn)性的課題。

研究人員利用單晶X-射線衍射解出了Au144(SR)60的結(jié)構(gòu)，證實(shí)了該團(tuán)簇由三殼層(Au12-Au42-Au60)的金屬內(nèi)核和表面30個(gè)SR-Au-SR的“訂書(shū)釘”結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，并揭示出團(tuán)簇間/內(nèi)存在弱相互作用力，為他們提出的團(tuán)簇間/內(nèi)弱相互作用力在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中起重要作用的觀點(diǎn)提供了有力證據(jù)，也為后續(xù)高難度的金屬納米團(tuán)簇/納米晶的單晶生長(zhǎng)提供了借鑒和參考。

此外，研究人員還通過(guò)變溫單晶X-射線衍射發(fā)現(xiàn)，Au144(SR)60團(tuán)簇中不同長(zhǎng)度的金-金鍵具有不同的變溫伸縮性，其中鍵長(zhǎng)為2.88埃的金-金鍵，相對(duì)于其它鍵長(zhǎng)的金-金鍵來(lái)說(shuō)，具有更好的熱延展性，從化學(xué)鍵的角度解釋了為什么金屬相對(duì)于其它常見(jiàn)固體具有更好的熱延展性。(吳長(zhǎng)鋒)