納米科學：確定了銀納米晶體的詳細分子結構！
結構化學家和化學結晶學家艾莉森·愛德華茲博士為中國廈門大學研究人員領導的國際合作的一部分，對兩個136和374個原子的大型複雜銀納米糰簇進行了表徵。
銀納米粒子具有對電子和光學特別感興趣的性質，並且可具有許多潛在的工業應用。
在Nature Communications上發表的研究中，由廈門大學化學教授鄭鳳峰領導的中國合作者合成了新分子，進行了物理測量，進行了X射線衍射和電子顯微鏡，並對晶體結構進行了求解和精化。
Edwards博士在ANSTO的澳大利亞中子散射中心和德國杜塞道夫大學的Birger Dittrich博士工作，他們從X射線衍射數據中進行了先進的晶體學分析，得出了每種化合物的報導結構。
芬蘭研究人員使用理論計算來研究電子結構，並將計算結果與納米顆粒的光學性質進行比較。
廈門集團正在建立他們高度完成的納米粒子的合成和表徵，這些納米粒子含有44種金屬，或者全部是銀，或者是12個金（或金和銀）原子的核心，被32個銀包圍，2013年出現在Nature Communications中。
作者認為，這種具有超過2納米核心的大型金屬納米粒子的原子結構首次用X射線晶體學表徵。
「這些結構具有巨大的分子量和非常大的晶胞尺寸，與蛋白質（大分子）晶體結構相當，這使得它們成為一項艱巨的任務，」愛德華茲說。
兩種分子均具有2-3納米的顯著五倍核心，較小的核心為十面體，而較大的核心沿分子5倍軸伸長，在中心銀原子周圍形成一系列凸多面體殼。圍繞嵌套結構的外殼由銀和硫原子的複合塗層製成。
「銀-136化合物具有57個銀原子的核心，呈五角形雙金字塔形狀，被兩個30個銀原子圓頂狀結構包圍，然後連接在一起，」愛德華茲說。
「這些30原子圓頂也是規則的，」愛德華茲補充道。
銀-374化合物核心在中心銀原子周圍具有207個銀原子，在細長的五邊形雙錐體殼中。
「你沒有將四面體連接在一起製成一個十面體，而是有五個楔形單元，就像一個四面體已被拉伸出來。」
較大的銀納米顆粒也被兩個圓頂30銀原子帽包圍。
「這兩種納米粒子都有一層含硫有機硫醇鹽配體的外層，這種配體具有溶解性並促進結晶，」Edwards說。
每個結構的兩個30個銀原子圓頂通過銀硫醇鹽帶連接 - 對於銀-136納米顆粒，它是扁平帶狀結構，而在較大的納米顆粒周圍，連接帶實際上是五邊形圓柱體。
兩種晶體結構之間的一個有趣的區別是頂端氯化物原子覆蓋較小的銀納米顆粒周圍的圓頂的末端，而溴化物原子覆蓋較大的銀納米顆粒的圓頂。
「在確定晶體結構時，你建立一個模型以適應觀察到的數據，從晶體測量的數據是什麼適合銀-136中的銀-136和溴化物的氯化物頂點，」Edwards說。
不滿足於依靠X射線衍射進行這種化學鑑定，使用氯化物（不是原始合成中的溴化物）重複136銀原子複合物的合成，並進行仔細的質譜研究以驗證這些製劑。
「這真的非常嚴格，因為有很多原子，你可以發現自己處於一個看起來合理的局部最小值，但在你到達最終呈現的可能答案之前需要大量的迭代和批評，」愛德華茲說。
「雖然較大的分子接近三倍於較小的分子，但由於較高的對稱性，較大的分子在結晶學上並不是那麼大，」愛德華茲說。
作者指出，計劃合成具有靶向性質的納米粒子需要了解詳細的分子結構。
外部配體（硫醇鹽）的變化提供了改變核心性質和界面性質的範圍，開啟了一系列化學可能性，通過這些化學可能性可以改變納米顆粒結構和光學和電子性質。