Science: 溶液中單個配體保護的納米晶體3D原子結構的關鍵差異

2021-01-15 EdgingCatalysis

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DOI: 10.1126 / science.aax3233

Title: Critical differences in 3D atomic structure of individual ligand-protected nanocrystals in solution

編者按:

納米粒子製造中的一個挑戰是,即使對於尺寸均勻的粒子,在原子排列和表面覆蓋配體之間仍然存在分布。利用液體細胞透射電子顯微鏡,Kim 等人重建了一批合成的單個納米晶體在溶液中的結構。對多個粒子的比較表明,單個納米粒子的內殼和外殼的結構不均勻性和差異,以及包含擴展缺陷的納米粒子和內應變的差異,所有這些都會影響每個粒子的物理和化學性質

摘要:

精確確定單個納米晶體的三維(3D)原子結構是了解和預測其物理性質的前提。來自同一合成批次的納米晶體通常顯示出大小,晶格畸變和缺陷方面很小但可能重要的差異,這些差異只有通過具有高空間3D解析度的結構表徵才能理解。我們通過開發原子解析度3D液體細胞電子顯微鏡解決了單個膠體鉑納米晶體的結構,以揭示溶液中配體保護的鉑納米晶體的關鍵內在異質性,包括結構簡併性,晶格參數偏差,內部缺陷和應變。這些結構上的差異導致了對自由能的巨大貢獻,因此,在對基本納米晶體性質或應用的任何討論中都必須考慮它們。

圖文導讀:

Key point 1: 使用3D SINGLE測試證明,同一批次製備的Pt納米晶的不同顆粒之間存在關鍵的結構性差異。

Key point 2: 使用3D SINGLE 可以準確判斷晶體的構型和堆砌方式,以及表面原子產生的;拉伸/壓縮應力

Key point 3:拉伸/壓縮應力的產生可能起源於PVP與金屬納米晶表面之間的相互作用引起的的Pt納米晶電子結構的變化

Key point 4:除去上面提到的應力之外,納米晶粒之間也存在不同的缺陷(空位、晶界、位錯等)差異

Key point 4:3D SINGLE的測試結果表明,同一納米晶粒在不同方向的拉伸應力的拉伸程度也是不一樣的

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