2 月 6 日消息，中國科學院合肥物質(zhì)院固體所伍志鯤研究員、莊勝利研究員團隊聯(lián)合安徽師范大學陸洲教授團隊，引入即時“反伽伐尼還原”合金化策略，解決大尺寸銀納米團簇穩(wěn)定性差、多分散、產(chǎn)率低的難題，實現(xiàn)了大尺寸銀納米團簇晶體的高產(chǎn)率、克級合成和大團簇中摻雜原子的精準去除，并指出利用穩(wěn)態(tài)吸收光譜判斷納米粒子金屬性會出現(xiàn)誤判的情況，相關成果于 1 月 10 日發(fā)表在 National Science Review 上。

▲ 圖源“科學島在線”公眾號

當金屬納米顆粒尺寸減小至臨界尺度時，其電子結(jié)構(gòu)會發(fā)生由連續(xù)能帶的金屬態(tài)向離散能級的分子態(tài)轉(zhuǎn)變。揭示物質(zhì)連續(xù)態(tài)向分子態(tài)轉(zhuǎn)變的精準臨界尺寸是納米科技的一個核心問題，也是重大挑戰(zhàn)，特別對于相對活潑的金屬納米粒子而言，存在穩(wěn)定性差和多分散性等難題。

在本研究中，研究團隊利用即時生成的銀納米團簇的“反伽伐尼還原”特性還原共存的鋅離子（對照實驗表明鋅離子本身在類似的情況下不能被還原，需通過銀團簇的幫助才能被還原），通過合金化增強了銀納米團簇的穩(wěn)定性，從而大大提高產(chǎn)率，實現(xiàn)了含 1796 個原子的銀-鋅納米團簇（Ag252Zn2）的克級制備，單晶質(zhì)量達 2.40 克，產(chǎn)率較已有大尺寸同類材料單晶產(chǎn)量紀錄提升了兩個數(shù)量級。

在此基礎上，團隊進一步開發(fā)了類似“原子手術”的精準去合金化技術，在不破壞納米粒子框架結(jié)構(gòu)的前提下，精準移除兩個鋅原子，成功獲得了 1.03 克純銀納米團簇晶體（Ag252）。

該研究不僅為臨界尺寸附近相對活潑金屬納米粒子的單分散、大規(guī)模制備難題提供了解決辦法，也指明了納米粒子金屬性判斷的準確依據(jù)，揭示了臨界尺寸附近金屬納米粒子的特殊性能，為后續(xù)研究和應用奠定了堅實基礎。

論文以中國科學院合肥物質(zhì)院為第一完成單位。伍志鯤研究員、莊勝利研究員和安徽師范大學陸洲教授為共同通訊作者，博士后方亮、管國偉，博士生何宗兵以及安徽師范大學博士生劉榕為論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金等項目的支持。