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黃金為什麼能變成酒紅色?150年謎題解開

  記者從中科院合肥研究院獲悉,該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金榮超教授合作,通過精選配體,構築適當的團簇間/內弱相互作用力,生長出高質量的單晶,成功解析出Au144(SR)60的團簇結構,其結構此前困擾科學界多年,是金納米糰簇結構研究的“聖杯”。相關成果日前發表在《科學》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。為什麼金溶膠是紅色的?在溶液中單個金原子如何堆疊生長成金納米晶?……這些問題激發了人們的研究熱情,但也長期困擾著人們。介於金原子與金納晶間的金屬納米糰簇為理解這些問題提供了理想材料,特別是處於從納米糰簇向納米晶轉變“臨界尺寸”附近的納米糰簇(納米晶),更受到了特別青睞。然而,對其結構的解析卻是極具挑戰性的課題。

  研究人員利用單晶X-射線衍射解出了Au144(SR)60的結構,證實了該團簇由三殼層(Au12-Au42-Au60)的金屬內核和表面30個SR-Au-SR的“訂書釘”結構單元構成,並揭示出團簇間/內存在弱相互作用力,為他們提出的團簇間/內弱相互作用力在晶體生長過程中起重要作用的觀點提供了有力證據,也為後續高難度的金屬納米糰簇/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-射線衍射發現,Au144(SR)60團簇中不同長度的金-金鍵具有不同的變溫伸縮性,其中鍵長為2.88埃的金-金鍵,相對於其它鍵長的金-金鍵來説,具有更好的熱延展性,從化學鍵的角度解釋了為什麼金屬相對於其它常見固體具有更好的熱延展性。(記者吳長鋒)

關鍵詞: 屋裏;研究