Первые сведения о инженерном выращивании кристаллов с помощью металлических нанокластеров атомарной точности были получены в ходе исследования, проведенного исследователями из Сингапура, Саудовской Аравии и Финляндии. Работа была опубликована в Nature Chemistry.
Обычное твердое вещество состоит из атомов, организованных в кристаллическую решетку. Химический характер атомов и симметрия решетки определяют свойства вещества, например, является ли оно металлом, полупроводником или электрическим изолятором. Симметрия решетки может быть изменена внешними условиями , такими как температура или высокое давление , которые могут вызвать структурные переходы и превратить даже электрический изолятор в электрический проводник, то есть в металл.
Более крупные идентичные объекты, такие как наночастицы или металлические нанокластеры атомарной точности, также могут объединяться в кристаллическую решетку , образуя так называемые метаматериалы. Однако информации о том, как спроектировать рост таких материалов из их строительных блоков , было мало, поскольку рост кристаллов является типичным процессом самосборки.
Теперь первые сведения о инженерном выращивании кристаллов с помощью металлических нанокластеров атомарной точности были получены в исследовании, проведенном исследователями из Сингапура, Саудовской Аравии и Финляндии. Они синтезировали металлические кластеры, состоящие всего из 25 атомов золота, диаметром один нанометр. Эти кластеры растворимы в воде благодаря молекулам лиганда, защищающим золото. Известно, что этот кластерный материал самоорганизуется в четко определенные плотно упакованные монокристаллы при испарении водного растворителя.
Однако исследователи нашли новую концепцию регулирования роста кристаллов путем добавления молекулярных ионов тетраалкиламмония в растворитель. Эти ионы влияют на химический состав поверхности кластеров золота, и было замечено, что их размер и концентрация влияют на размер, форму и морфологию образующихся кристаллов. Примечательно, что электронно-микроскопические изображения высокого разрешения некоторых кристаллов показали, что они состоят из полимерных цепочек кластеров с межчастичными связями из четырех атомов золота.
Продемонстрированная химия поверхности открывает теперь новые пути создания метаматериалов на основе металлических кластеров для исследования их электронных и оптических свойств.
Кластерные материалы были синтезированы в Национальном университете Сингапура, электронно-микроскопическое изображение было выполнено в Университете науки и технологий имени короля Абдуллы в Саудовской Аравии, а теоретическое моделирование было выполнено в Университете Ювяскюля, Финляндия.
Теги: кристалл
