НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАНОЧАСТИЦА ЗОЛОТА ПОД МИКРОСКОПОМ

НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАНОЧАСТИЦА ЗОЛОТА ПОД МИКРОСКОПОМ

Характеризация наночастиц с атомным разрешением может оказаться полезной для более глубокого понимания каталитической активности этих материалов.

Новые результаты исследования показывают, что существует возможность применения электронной микроскопии для получения информации об одном отдельном кластере золота, размер которого превышает один нанометр. То, что полученные таким образом результаты релевантны, доказывает параллельное исследование таких кластеров методами малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, ИК-спектроскопии поглощения и с помощью расчетов методами функционала плотности.

Наночастицы золота представляют собой фундаментальный научный интерес – они являются мостиком, соединяющим с одной стороны атомы и атомные кластеры, а с другой – макроскопическое состояние металла. Размеры наночастиц золота составляют от 1 до 100 нанометров, и эти частицы применяются в технологии квантовых точек, как метки в биомедицинских исследованиях, а также во многих других областях. К сожалению, до настоящего времени с помощью рентгеновской кристаллографии в деталях был изучен только один наноразмерный атомный кластер золота, состоящий из 102 атомов драгоценного металла, а вот на другие наночастицы золота эту и другие методики распространить не удалось.

Роджер Корнберг (Roger Kornberg) из Стенфорда с коллегами использовал минимальную порцию электронов, чтобы применить аберационно-скорректированную просвечивающую электронную микроскопию для определения строения наночастицы золота, состоящей из 68 атомов золота, с разрешением в один атом. Исследователи предполагают, что подход может быть генерализован, что открывает перспективы для изучения наночастиц золота различного размера и формы.

Результаты прежней работы, посвященной изучению наночастицы, состоящей из 102 атомов, продемонстрировали, что частицу Au₁₀₂скорее следует рассматривать как молекулу, для которой характерен постоянный состав и точное расположение атомов, но при этом, как это не парадоксально, эту же частицу можно рассматривать, как мегаатом, стабилизированный заполненными электронными оболочками. В работе Корнберга была сделана попытка перенести концепцию мегаатома с молекулярным строением и на другие кластеры золота, но при этом было обнаружено два заметных различия. Первое различие заключается в том, что электронная структура Au₆₈ не подразумевает заполненность электронных оболочек, что позволяет не расценивать эту наночастицу как мегаатом. Во-вторых, для Au₆₈ наблюдается гораздо меньшая степень симметрии, чем для Au₁₀₂.

Как заявляет Майкл Йоханссон (Mikael Johansson) из Технического Университета Мюнхена, работа Корнберга представляет собой важную веху в развитии нанотехнологий и изучения наноструктур. Он подчеркивает, что такие частицы представляют собой объекты наиболее сложные как для экспериментального, так и теоретического изучения, а продемонстрированная возможность существования низкосимметричных нанокластеров золота позволит найти новые способы их практического применения в будущем.

Источник: Science, 2014, 345, 909 (DOI: 10.1126/science.1251959)