棒状银超级团簇稳定性和光学性能的理论研究(JACS 2021)

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由一个、两个和三个二十面体Au13单元共顶点组成的具有明确结构的棒状金纳米团簇引起了人们的广泛关注,然而目前尚未有相关多单元银超级团簇及更长的金属超级团簇的报道。南方科技大学许聪俏副研究员清华大学王泉明教授课题组合作,报道了一例具有明确结构的最长的棒状银超级团簇,其中理论研究通过AMS软件中ADF模块进行量子化学计算,采用PBE泛函和ZORA标量相对论方法进行结构优化及电子结构分析,并且使用含时密度泛函理论模拟团簇的紫外可见吸收光谱及光学性能。

金银团簇中常见的由十三个原子组成的二十面体单元具有8电子构型,且目前发现的由该单元构建的一维共顶点棒状金超级团簇均满足Mingos规则,具有8n个价电子(n为二十面体单元个数)。然而,本研究中发现的由四个Ag13单元构成的棒状Ag61团簇含30个价电子,不满足Mingos规则。理论研究表明,各单元间强的相互作用导致其分子轨道中的强反键轨道失去两个电子而形成空轨道,且与棒状金超级团簇不同,银单元之间,尤其是棒状结构的中间两个单元之间,存在强的电子耦合作用。我们发现,Ag61团簇的稳定性高度依赖于二十面体单元的 8e 电子构型、二十面体单元之间的相互作用以及配体的稳定化作用。此外,该一维棒状银超级团簇的高吸光度主要来源于由二十面体单元构成的银骨架形成的金属轨道与配体轨道之间的电子跃迁,且其强吸收强度由其高纵横比导致的强纵向吸收决定。

 

参考文献:

Rod-Shaped Silver Supercluster Unveiling Strong Electron Coupling between Substituent Icosahedral Units

Shang-Fu Yuan, Cong-Qiao Xu*, Wen-Di Liu, Jing-Xuan Zhang, Jun Li, and Quan-Ming Wang*, Rod-Shaped Silver Supercluster Unveiling Strong Electron Coupling between Substituent Icosahedral Units, DOI: 10.1021/jacs.1c05283

 

感谢许聪俏老师课题组供稿

 
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