我国科学家突破银纳米粒子制备系列难题，实现“原子级精准制造”

IT之家 2 月 6 日消息，中国科学院合肥物质院固体所伍志鲲研究员、庄胜利研究员团队联合安徽师范大学陆洲教授团队，引入即时“反伽伐尼还原”合金化策略，解决大尺寸银纳米团簇稳定性差、多分散、产率低的难题，实现了大尺寸银纳米团簇晶体的高产率、克级合成和大团簇中掺杂原子的精准去除，并指出利用稳态吸收光谱判断纳米粒子金属性会出现误判的情况，相关成果于 1 月 10 日发表在 National Science Review 上。

▲ 图源“科学岛在线”公众号

当金属纳米颗粒尺寸减小至临界尺度时，其电子结构会发生由连续能带的金属态向离散能级的分子态转变。揭示物质连续态向分子态转变的精准临界尺寸是纳米科技的一个核心问题，也是重大挑战，特别对于相对活泼的金属纳米粒子而言，存在稳定性差和多分散性等难题。

在本研究中，研究团队利用即时生成的银纳米团簇的“反伽伐尼还原”特性还原共存的锌离子（对照实验表明锌离子本身在类似的情况下不能被还原，需通过银团簇的帮助才能被还原），通过合金化增强了银纳米团簇的稳定性，从而大大提高产率，实现了含 1796 个原子的银-锌纳米团簇（Ag252Zn2）的克级制备，单晶质量达 2.40 克，产率较已有大尺寸同类材料单晶产量纪录提升了两个数量级。

在此基础上，团队进一步开发了类似“原子手术”的精准去合金化技术，在不破坏纳米粒子框架结构的前提下，精准移除两个锌原子，成功获得了 1.03 克纯银纳米团簇晶体（Ag252）。

该研究不仅为临界尺寸附近相对活泼金属纳米粒子的单分散、大规模制备难题提供了解决办法，也指明了纳米粒子金属性判断的准确依据，揭示了临界尺寸附近金属纳米粒子的特殊性能，为后续研究和应用奠定了坚实基础。

论文以中国科学院合肥物质院为第一完成单位。伍志鲲研究员、庄胜利研究员和安徽师范大学陆洲教授为共同通讯作者，博士后方亮、管国伟，博士生何宗兵以及安徽师范大学博士生刘榕为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目的支持。

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