利用团簇的各向异性实现Te 团簇薄膜的自组装

在实验观察到的Te团簇薄膜有序生长模式的基础上 ,用Monte Carlo方法模拟了具有各向异性的团簇在衬底上的生长行为 .发现由于团簇的各向异性 ,将导致团簇在局部范围内的平行取向排列 ,形成畴结构 .畴的大小L(t)与退火速率和衬底温度有关 ,并得到该体系下的一个熔点Tm.这一研究表明 ,可以利用团簇的各向异性实现和控制团簇薄膜的自组装     

银纳米团簇与吡啶羧酸自组装构筑的聚集诱导发光水凝胶

金属纳米团簇由几个至几百个金属原子组成,通常尺寸在1～10nm。其中,银纳米簇(Silver Nanoclusters,Ag NCs)具有合成方法简单、荧光发射波长可调等优点,已成为纳米簇领域里发展前景最好的材料之一。Ag NCs的聚集诱导发光(AIE)现象可以通过超分子策略将Ag NCs与不同类型的小分子材料相结合来实现。通过吡啶二羧酸(2,6-DPA)诱导原子精确的银(9)纳米团簇(Ag9-NCs)自组装,在多重非共价键作用下,构筑了具有AIE特性的水凝胶,其荧光寿命提高了～574倍,荧光寿命达到1.88μs。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果证明水凝胶由形状特殊的棱形纳米棒组成。红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)的结果证明水凝胶形成的主要驱动力是氢键和π-π堆积作用。这项工作的开展扩展了原子精确纳米团簇自组装行为的研究,为新型纳米团簇AIE凝胶体系的构筑提供了新的研究思路。     

聚苯乙烯为模板制备CdSe纳米粒子

以聚苯乙烯-苯甲酸酐为模板制备CdSe纳米粒子，具有粒径分布均匀，制备方法简单，粒子稳定性好。     

利用团簇的各向异性实现Te团簇薄膜的自组装

在实验观察到Te团簇薄膜有序生长模式的基础上，用Monte-Carlo方法模拟了具有各向异性的团簇在衬底上的生长行为，发现由于团簇的各向异性，将导致团族在局部范围内的平行取向排列，形成畴结构，畴的大小L(t）与退火速率和衬底温度有关，并得到该体系下的一个熔点Tm，这一研究表明，可以利用团族的各向异性实现和控制团族薄膜的自组装。     

纳米团簇淀积过程的分形聚集特征

采用惰性气体凝聚法获得非金属团簇淀积体。透射电子显微分析及动力学模拟结果表明：纳米团簇淀积体的生长、聚集过程对构成团簇的原子的热力学性质、团簇制备中的蒸发率和惰性气体气压及淀积温度等参数极为敏感。在团簇的淀积体中，随生长条件不同，将会出现不同的聚集结构。因此可在一定程度上定量控制团簇淀积体的聚集状态，获得特定的纳米结构图案。     

己硫醇单层保护金纳米团簇的合成及其性质

提出一种合成金的单分子层保护团簇（monolayer-priotected clusters,MPCs）的新方法，在四氢呋喃－饱和NaCl水溶液的两相体系中，用相转移剂四丁基溴化铵将四氯合金酸根离子转移至有机相中，在己硫醇存在下用硼氢化钠进行快速还原，合成出分布均匀、粒径较小的纳米粒子，通过改变金与硫醇的比例，可有效地控制MPCs颗粒的大小，与现有的合成方法相比，成本降低，合成时间显著缩短，易获得纯度较高的MPCs。所得产物通过透射电子显微镜术、紫外可见光谱和红外光谱测量等方法进行了表征，证明所得纳米粒子的性质与文献报道相近。     

Ag12Y团簇三种可能构型的电子结构和磁性研究

应用密度泛函理论和广义梯度近似方法研究Ag12 Y团簇的稳定性、电子结构和磁性,计算了键长、束缚能、最高占据轨道、最低占据轨道、磁矩和电子分布．结果表明：Ag12 Y团簇稳定性比对应的Ag12团簇高,替代中心原子比替代表面原子更稳定,Oh构型的Ag12 Y为最稳定结构;计算的7个Ag12 Y团簇外层电子均为闭壳层结构,具有较好的化学稳定性;Ag12 Y磁性与替代原子位置和团簇对称性有关,Ih构型和替代表面原子形成的C5v构型具有局域磁性,Cs、C2v构型和替代中心原子形成的C5v构型磁矩为0．     

纳米团簇二维人造晶格研究取得重要进展

纳米团簇由几个到几十个原子组成,原子尺度上的尺寸涨落或局域的排列非周期性都将导致其性质的戏剧性变化.制备大小均匀且具有严格空间周期分布的纳米团簇阵列是许多科技人员多少年来努力的方向,过去的研究发现,包含特殊个数(幻数)原子的团簇具有显著的稳定性。中国科学院物理研究所表面物理实验室薛其坤和贾金锋领导的研究小组巧妙地把这种稳定性和周期纳米模板相结合而使制备首次获得成功。     

团簇Y3O、Y3O-和Y3O+的几何和电子结构

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组下,对团簇Y3O、Y3O^-、Y3O^ 的几何结构进行优化。结果表明,Y3O团簇的平衡构型都是四面体结构,具有Cs对称性。YsO的基态是两重态2^A′,Y3O^-的基态是三重态。A″,Y3O^ 的基态是单一态1^A′。计算得到的电子亲和能和电离能都与实验吻合。电荷分布和自旋密度分析表明团簇Y3O的性质主要取决于“碎块”Y3。     

锗纳米晶体团簇形成的量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构。其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构,锗晶体团簇的轮廓较圆混,故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇。对比了在高温(800℃-1000℃)条件下和在低温(400℃-600℃)用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布。高温条件下生成的锗纳米晶体较小(3nm-4nm),低温用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体较大(4nm-5nm);其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定(3．32nm、3．54nm、3．76nm、3．98nm、4．17nm、4．35nm和4．62nm等),适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇。用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构,用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布,分别与实验结果吻合较好。     

金属纳米团簇在电化学领域的应用研究进展

尺寸小于2nm的金属纳米团簇是由几个到几百个原子组成的纳米结构材料.对于金属纳米团簇,由于其大部分甚至所有金属原子可能暴露于表面而具有高的表面原子比例,该独特的原子堆积结构使其具有高的表面活性,因此其在催化反应中具有重要应用价值.同时,其明确的原子排列和堆积结构使其可作为模型催化剂,用于研究纳米结构-性能之间的关系.笔者简要总结了近年来金属纳米团簇的研究进展和现状,重点总结了其在电化学领域的应用,包括电催化和电化学传感,最后对其未来在电催化和电分析领域的应用前景进行了展望.     

BO2团簇超卤素特性的实验和理论研究

超卤素团簇特殊的稳定性和物理化学性质使得它特别适合作为制造新型团簇组装型材料的基元.BO2团簇的电子亲和能达到了4.46eV,同时它的中性团簇差一个电子达到满壳层,具备了成为超卤素的条件.采用光电子能谱与密度泛函理论计算相结合的方法,研究了BO2与Na,Cu原子的相互作用,以及所形成的NaBO2团簇的水溶性.结果表明,在BO2与Na,Cu原子相互作用所形成的CuBO2和NaBO2团簇中,BO2仍然保持直线型结构并且表现出与卤素相似的性质,所形成团簇的电子特性也与卤盐类似.另一方面,NaBO2团簇的水溶性也与卤盐的溶解特性一致,刚开始以紧密离子对(CIP)形式存在,在结合了3个水分子以后,光电子能谱有了很明显的改变,对应着Na+与(OBO)-的溶剂隔离的离子对结构(SSIP)的出现.并且,在实验过程中,还出现了电子亲和能更大的Cu(BO2)2团簇(5.07eV),为了与超卤素相区别,我们定义其为长链二级超卤素,该团簇由3种元素组成,使得人们将其用于团簇组装型材料的制备过程时有了更大的自由度.     

金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

金属纳米团簇具有独特的超小尺寸和光、磁、催化等性能,以及优异的生物相容性等特征,在生物医学研究中备受关注.但其存在发光效率偏低、活体代谢速度较快等问题.为此介绍近几年通过合成优化和发光调控等方法提高金属纳米团簇的检测与成像灵敏度和肿瘤诊疗能力的研究进展.探究金属纳米团簇的肾代谢和生物酶催化性能;开发具有精确原子数、高效生物相容性和肿瘤靶向性的金属纳米团簇;突破其近红外发光量子产率限制,提高光声-磁共振造影等性能,将是未来该领域研究的重要方向.     

直接激光气化形成氧化钙团簇及团簇的质子…

用直接激光气化和飞行时间质谱探测方法研究了ＣａＯ，ＣａＣＯ３，Ｃａ（ＯＨ）２等不同固体样品形成团簇的动力过程，结果发现：除了「Ｃａ（ＣａＯ２）ｎ」和「（ＣａＯ）ｎ」团簇之外，还出现了强丰度的「Ｈ（ＣａＯ）ｎ」及显著的「Ｈ（ＣａＯ）ｎ（Ｈ２Ｏ）ｍ」团簇系列，质谱丰度分布公及氧化钙族质化和溶剂化反应的明显特征表明，氧化钙团簇的形成过程应采取ＮａＣｌ型立方结构的增长途径。     

基于金纳米棒增强的银纳米团簇光电化学传感器在多巴胺检测方面的研究

为了实现对多巴胺(dopamine,DA)的高精度检测,使用了具有5-巯基-2-硝基苯甲酸(5-mercapto-2-nitrobenzoic acid,MNBA)配体的Ag₄₄(SR)₃₀银纳米团簇(silver nanoclusters,Ag NCs)来制备光电化学(photoelectrochemical,PEC)传感器.实验结果表明,基于Ag NCs的PEC传感器表现出了良好的光电性能和对DA的传感性能,可以实现对DA的传感检测.为了进一步提高对DA的传感性能,将金纳米棒(gold nanorods,Au NRs)引入到Ag NCs中组成异质纳米材料,构建了基于Ag NCs/Au NRs的PEC传感器.实验结果表明,Au NRs的引入显著提高了Ag NCs的光电性能和传感性能,在0.84-6μmol/L DA浓度的线性范围内实现了2.94 n A/μmol·L^-1的灵敏度和0.28μmol/L的检测限(limit of detection,LOD),从而实现对DA的高精度检测.     

智能手机辅助铜纳米团簇比率荧光探针检测四环素

稀土离子Eu³⁺结合EW-Cu NCs设计双发射荧光探针,由于四环素(Tc)与EW-Cu NCs之间的内滤效应,EW-Cu NCs的荧光被猝灭,同时Tc与Eu³⁺之间的天线效应(AEE)使得Eu³⁺的荧光得到增强,基于此,通过探针的荧光双响应模式对Tc进行定量检测,在0.25～72.50μmol/L浓度范围内,对Tc的响应有良好的线性关系,检测限为80 nmol/L.同时根据检测过程中溶液荧光颜色的变化(由绿到红),利用智能手机进行比色法分析,颜色信号比值R/B与Tc浓度在2.5～45.0μmol/L范围内有良好的线性关系.该方法成功用于实际样品牛奶中Tc的检测,并获得满意的回收率,表明EW-Cu NCs具有较高的实际应用价值.     

KCl在NaY沸石中扩散的正电子谱学研究

用正电子湮没寿命谱学的方法研究微量水对KCl在NaY沸石中扩散的影响, 实验分别测量了有吸附水与脱水后担载量为10%的KCl/NaY寿命谱.所有寿命谱经4个寿命分量分解,其中三、四寿命分量分别对应β笼与超笼微环境状态.实验表明在无水常温条件下KCl不能自发地在NaY沸石中扩散,微量水对KCl在NaY沸石中扩散有非常明显的影响.     

AgCl团簇结构的研究

利用遗传算法结合经验势,研究了(AgCl)n(n≤15)团簇的稳定结构.结果表明,当n<4时,(AgCl)n团簇的稳定结构为单环;当n>4时,(AgCl)n团簇的稳定结构均为密堆结构;从n=13起,(AgCl)n团簇结构从有序变为无序.反映出(AgCl)n团簇成键主要以离子键为主,并具有共价键的特点.(AgCl)n(n=4,6,8,9,13)的结构较为稳定.