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卡耐基梅隆大學(xué)金榮超教授合作，通過精選配體，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，也開啟了納米粒子研究的時代。為什么金溶膠是紅色的?在溶液中單個金原子如何堆疊生長成金納米晶?……這些問題激發(fā)了人們的研究熱情，但也長期困擾著人們。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SR-Au-SR的“訂書釘”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過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/納米晶的單晶生長提供了借鑒和參考。

此外，研究人員還通過變溫單晶X-射線衍射發(fā)現(xiàn)，Au144(SR)60團(tuán)簇中不同長度的金-金鍵具有不同的變溫伸縮性，其中鍵長為2.88埃的金-金鍵，相對于其它鍵長的金-金鍵來說，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于其它常見固體具有更好的熱延展性。(吳長鋒)