金沙贵宾厅-优惠大厅坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院金沙贵宾厅-优惠大厅为依托... 更多简介 +
近期，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中科院合肥研究院固体所伍志鲲研究员团队、曾雉研究员团队与大连理工大学赵纪军教授团队合作，依托SHMFF的电子自选共振谱仪（ESR）在金属纳米团簇的线性组装和磁性研究方面取得重要进展，相关工作以“Assembly-induced spin transfer and distance-dependent spin coupling in atomically precise AgCu nanoclusters”为题发表在Nature Communications上，并被主编选为亮点工作。
金属纳米粒子的组装不仅可以丰富和增强纳米粒子的性能、发展出新型的功能材料，而且可以帮助理解催化、荧光等方面的构效关系和纳米粒子间的相互作用（如电子的耦合等），近年来引起了广泛的关注。然而传统的金属纳米粒子（金属纳晶）通常是多分布的，也无法获得原子精确的组成结构，因而难以实现组装结构的精准调控或构筑，为后续深入研究带来了困难。而金属纳米团簇可看作超小的金属纳米粒子，具有精确的组成结构，为纳米粒子的精准组装提供了可能。
伍志鲲研究员课题组前期开展了多种形式的金属纳米团簇组装研究，如同种金属纳米团簇在无联结剂下的自组装、异种金属纳米团簇间的组装、团簇与其他材料的组装，近期开展了具有联结剂的同种金属纳米团簇的组装等。由于合成和表征的困难，目前国内外此类研究主要集中于小尺寸团簇的组装，1纳米以上的团簇组装鲜有报道。为简化1纳米以上团簇的组装和表征，使用简短的联结剂（如单个原子或离子）进行组装是一个理想的选择。目前金属离子已被用于作为联结剂，但硫离子、氮离子等阴离子仍未被开发为联结剂。其中硫离子具有亲金属性，且硫离子可在合成团簇过程中通过硫醇碳-硫、硫-氢键的断裂形成，联结即时生成的团簇形成组装体，是相对理想的联结剂。
基于上述思路，研究人员成功组装出了硫离子联结两个Ag77Cu22团簇的线性结构（图1），通过测试组装晶体结构的常规ESR和转角ESR，发现该线性结构具有磁各向同性。进一步的研究显示，团簇组装后，磁矩从团簇转移到硫，形成顺磁性的硫游离基（该自由基可被DMPO捕获并通过ESR测试得以证实）。由于硫的自旋轨道耦合常数较小，且硫-硫间距较大而无磁矩相互作用，因此表现出磁各向同性。当线性结构以溶解的方式解组后，研究人员通过在位的ESR测试发现顺磁性逐渐减弱并最终消失，这是由于解组后磁矩又从硫转移回团簇上，并发生磁矩耦合现象，即两个团簇中的两个成单电子配对后，不再有成单电子，因而顺磁性消失。随后研究人员还进一步对磁性Au25团簇进行配体交换和相应的ESR测试，也实现了磁矩耦合。这表明团簇的磁矩耦合与表面配体的柔性、长短等有关。当配体柔性大、长度小时，团簇能靠近，至一定距离后发生磁矩耦合；反之则两个团簇难以靠近，因而不能发生磁矩耦合现象，因此磁矩耦合的发生取决于团簇间的距离。
该工作发现两个非常有趣的现象：（1）组装诱导的磁矩转换，（2）依赖于团簇间距离的磁矩耦合（图2），对后续团簇磁性研究具有重要启示，也为新型功能材料的开发提供了指导。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33651-9
图1. (a) Ag77Cu22团簇与硫形成的线性组装结构；(b) Ag77Cu22和Au250团簇的二维顺磁信号；(c) 线性组装结构的磁矩分布；(d) 连接处Ag和S
的PDOS计算
图2. Ag77Cu22团簇的组装和解组装的磁性变化（红色虚线椭圆内表示Au250团簇由于粒子间距较大而不能发生磁矩耦合）
© 1996 - 金沙贵宾厅(中国)优惠大厅-首页|welcome 版权所有 皖ICP备05001008号-11
地址：安徽省合肥市蜀山湖路350号 邮编：230031 电话：0551-65591149 传真：0551-65591149 邮箱：chmfl@hmfl.ac.cn
表格下载