用FELIX观察到迷人的金纳米结构

来自德国、加拿大和荷兰的科学家们研究了微小的金纳米颗粒,即所谓的团簇,并发现它们的组成原子有令人着迷的排列方式。欧洲杯猜球平台例如,20个金原子形成一个四面体,类似金字塔。19个原子团簇是一个截断的金字塔,它可以通过从20个原子的金金字塔中切掉一个角原子而形成。

由7、19和20个原子组成的中性金纳米粒子的结欧洲杯猜球平台构。Au7是一个由6个金原子和1个附加金原子组成的三角形。一个由20个金原子组成的纳米粒子形成了一个由四个相同的角和面组成的金字塔,一个四面体。Au19的结构可以通过切掉四面体中的一个角原子来构造。这导致了粒子对称性的降低,在实验上导致了更复杂的振动谱。

利用自由电子激光红外实验对结构进行了识别等离子体物理研究所.详细了解这些纳米颗粒的几何形状可以帮助我们更好地理解非常小的金颗粒的意外催化活性。欧洲杯猜球平台研究人员在2008年8月1日的《科学》杂志上发表了他们的研究结果。欧洲杯线上买球

众所周知,金是一种贵金属,这意味着它是惰性的,几乎没有反应性。黄金的抗腐蚀性已经为人类所知数千年了,这反映在黄金在珠宝和货币中的使用上。然而,对于化学家来说,一旦炼金术的时代过去,金不愿发生反应是他不再对这种金属感兴趣的一个原因。这种情况在几年前发生了改变,当时人们发现非常小的金颗粒可以催化,也就是加速重要的化学反应,例如氢和一氧化碳的氧化。欧洲杯猜球平台这些所谓的纳米粒子团簇的高反应性的原因被认为隐藏在它们的原子结构中。欧洲杯猜球平台由于活性纳米粒子小于可见光的波长,所以欧洲杯猜球平台光学显微镜无法观察到它们的结构。最近,带电金团簇的结构已经确定,但被认为与催化活性更相关的中性团簇的结构仍然难以确定。

现在,来自Nieuwegein的fm -等离子体物理研究所、柏林的fritz - haper - institut der Max-Planck-Gesellschaft和加拿大渥太华的Steacie分子科学研究所的科学家们已经成功地确定了中性金簇的结构。欧洲杯线上买球在Nieuwegein的fome等离子体物理研究所,他们观察了金星系团如何与来自自由电子激光器FELIX的红外激光相互作用。

科学家们将金团从固态金属中蒸发出来,然后用氦气束将它们收集起来并冷却粒子,从而产生了金团。欧洲杯猜球平台金簇的冷束包含从3到20个原子大小的簇。星团暴露在强烈的红外光下。科学家们研究了对不同频率的红外光的反应。分子和分子团中的原子通过化学键结合在一起,化学键可以被认为是弹簧。如果红外光的频率与弹簧的频率相匹配,光将放大这个振动。在FELIX的强烈光线下,弹簧会开始剧烈振动,以至于粒子分崩离析。使用质谱仪,科学家们可以测量这个过程,并重建振动谱。

金原子团簇的结构可以通过与量子化学理论预测的振动谱的比较来确定。振动谱的复杂性与团簇的对称性密切相关。高度对称的星系团,即从不同侧面观察时看起来相同的星系团,表现出简单的光谱,信号很少但往往很强烈。例如,在一个精确包含20个金原子的星系团中,只观察到一种强烈的特征。这是一个高度对称结构的指纹,它被证明是一个三角形金字塔,一个四面体,有四个相等的角和面。含有19个金原子的星系团的光谱更为复杂,反映了对称性的下降。振动谱分析表明,该结构是20原子团簇的结构,其中一个角上少了一个金原子。含有19和20个原子的中性团簇显示出与负原子团簇相同的结构。一个含有7个金原子的中性团簇显示出一个更加复杂的光谱,它与一个二维的、不对称的结构相匹配,其中6个原子形成一个三角形,另外附着一个金原子。与较大的星团相比,金- 7的正电荷星团排列方式不同。 In this cluster six atoms form a hexagon with one atom in its centre.

这为在分子水平上研究金簇合物和其他具有催化作用的金属簇合物开辟了一条新途径。一旦揭示了它们的结构,同样的技术可以应用于纳米颗粒催化反应的中间步骤。欧洲杯猜球平台

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