【复材资讯】大连化物所等在扫描隧道显微镜研究金属纳米团簇方面取得进展学术资讯

近日，中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室研究员杨学明、副研究员马志博与厦门大学教授郑南峰及芬兰于韦斯屈莱大学教授Hannu Hakkinen合作，通过低温超高真空扫描隧道显微镜（STM）研究原子结构精确已知的Ag374纳米团簇的表面配体，获得亚分子水平超高分辨，结合DFT理论计算与模板识别算法，实现对表面配体形貌和结构以及团簇取向的识别。相关研究工作成果发表在《自然-通讯》（Nat. Commun.）上。

纳米颗粒的实空间成像对于理解颗粒尺寸、形状、组装、结构以及稳定性之间的关系具有十分重要的意义。因为这些基本特性决定了团簇颗粒在诸多应用如催化、药物传递、生物感应以及医疗诊断上的功能。研究者们通过原子力显微镜（AFM）以及STM已经对平面上的有机分子进行了大量原子级分辨率的研究，然而对于纳米颗粒表面有机层的成像却是一个极大的挑战。首先高曲率的纳米颗粒表面会导致空间上的强针尖卷积效应，导致纳米颗粒尺寸及形状呈现不均一；其次纳米颗粒结构未知，表面有机物层对于STM来说分析难度大，而且也难以通过理论模拟出准确的AFM或者STM图像。

在该工作中，研究团队以原子结构精确的Ag374纳米团簇作为研究对象，利用低温超高真空扫描隧道显微镜分别在LHe及LN2温度下获得了单个团簇亚分子高分辨率的拓扑图像。结合LN2温度下单个叔丁基苯硫酚（TBBT）分子在Au(111)表面的高分辨STM图像以及Ag374的DFT理论STM图，证明Ag374的高分辨STM图中呈现出了单个TBBT的形貌，并且可分辨出单个甲基基团。随后，借助“图像识别”原理，通过STM模拟图像数据库以模板识别方法找到了高度匹配的团簇取向。此工作为将来基于应用设计功能性的纳米团簇提供了指导与帮助。

该工作得到了国家自然科学基金、中科院先导项目、国家重点研发计划和开放课题基金等的资助。