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Programmable Metal Nanoclusters with Atomic Precision
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-05-13 , DOI: 10.1002/adma.202006591 Yingwei Li 1 , Meng Zhou 1 , Rongchao Jin 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-05-13 , DOI: 10.1002/adma.202006591 Yingwei Li 1 , Meng Zhou 1 , Rongchao Jin 1
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With the recent establishment of atomically precise nanochemistry, capabilities toward programmable control over the nanoparticle size and structure are being developed. Advances in the synthesis of atomically precise nanoclusters (NCs, 1–3 nm) have been made in recent years, and more importantly, their total structures (core plus ligands) have been mapped out by X-ray crystallography. These ultrasmall Au nanoparticles exhibit strong quantum-confinement effect, manifested in their optical absorption properties. With the advantage of atomic precision, gold-thiolate nanoclusters (Aun(SR)m) are revealed to contain an inner kernel, Au–S interface (motifs), and surface ligand (-R) shell. Programming the atomic packing into various crystallographic structures of the metal kernel can be achieved, which plays a significant role in determining the optical properties and the energy gap (Eg) of NCs. When the size increases, a general trend is observed for NCs with fcc or decahedral kernels, whereas those NCs with icosahedral kernels deviate from the general trend by showing comparably smaller Eg. Comparisons are also made to further demonstrate the more decisive role of the kernel structure over surface motifs based on isomeric Au NCs and NC series with evolving kernel or motif structures. Finally, future perspectives are discussed.
中文翻译：
具有原子精度的可编程金属纳米团簇
随着最近原子精确纳米化学的建立，正在开发对纳米颗粒尺寸和结构进行可编程控制的能力。近年来，原子级精确纳米团簇（NC，1-3 nm）的合成取得了进展，更重要的是，它们的总结构（核心加配体）已通过 X 射线晶体学绘制出来。这些超小的 Au 纳米粒子表现出很强的量子限制效应，体现在它们的光吸收特性上。凭借原子精度的优势，金硫醇纳米团簇 (Au n (SR) m) 被揭示包含一个内核、Au-S 界面（基序）和表面配体 (-R) 壳。可以实现将原子堆积编程为金属核的各种晶体结构，这在确定NC的光学性质和能隙 ( E g )方面起着重要作用。当尺寸增加时，观察到具有 fcc 或十面体内核的 NC 的总体趋势，而那些具有二十面体内核的 NC 通过显示相对较小的E g偏离总体趋势。还进行了比较，以进一步证明内核结构对基于异构 Au NC 和具有进化内核或基序结构的 NC 系列的表面基序的更具决定性的作用。最后，讨论了未来的前景。
更新日期：2021-05-13
中文翻译：
具有原子精度的可编程金属纳米团簇
随着最近原子精确纳米化学的建立，正在开发对纳米颗粒尺寸和结构进行可编程控制的能力。近年来，原子级精确纳米团簇（NC，1-3 nm）的合成取得了进展，更重要的是，它们的总结构（核心加配体）已通过 X 射线晶体学绘制出来。这些超小的 Au 纳米粒子表现出很强的量子限制效应，体现在它们的光吸收特性上。凭借原子精度的优势，金硫醇纳米团簇 (Au n (SR) m) 被揭示包含一个内核、Au-S 界面（基序）和表面配体 (-R) 壳。可以实现将原子堆积编程为金属核的各种晶体结构，这在确定NC的光学性质和能隙 ( E g )方面起着重要作用。当尺寸增加时，观察到具有 fcc 或十面体内核的 NC 的总体趋势，而那些具有二十面体内核的 NC 通过显示相对较小的E g偏离总体趋势。还进行了比较，以进一步证明内核结构对基于异构 Au NC 和具有进化内核或基序结构的 NC 系列的表面基序的更具决定性的作用。最后，讨论了未来的前景。
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