攻克大尺寸银纳米团簇稳定与产率瓶颈 我国实现克级合成与掺杂原子精准“去除”

在纳米科技领域,金属粒子尺寸接近临界尺度时的性能调控一直是全球科研人员面临的重大挑战。传统方法制备的大尺寸银纳米团簇普遍存在结构不稳定、产物混杂、合成效率低下三大技术瓶颈,严重制约其在催化、传感等领域的应用。 研究团队发现,活泼金属纳米粒子在临界尺寸附近会呈现独特的电子态转变现象。通过系统性实验,科学家首次利用银纳米团簇的"反伽伐尼还原"特性,成功将锌离子还原并形成稳定合金。此创新方法使Ag252Zn2团簇的单晶产量突破2.40克,较现有纪录提升百倍,解决了宏观量制备的技术难题。 更具突破性的是,团队开发出类似外科手术的精准去合金化技术。该技术可在保持纳米骨架完整的前提下,选择性移除两个锌原子,获得纯度达1.03克的Ag252纯银团簇。这种原子级操控能力为材料性能的精确调控提供了新范式。 业内专家指出,该研究具有三重科学价值:一是建立了判断纳米粒子金属性的新标准,纠正了传统光谱分析可能产生的误判;二是揭示了临界尺寸附近金属粒子的特殊物理化学性质;三是为其他活泼金属纳米材料的可控制备提供了普适性方法。从应用角度看,这项技术突破将加速高性能催化剂、量子器件等前沿领域的研发进程。

这项研究从微观探索到原子级操控,展现了我国基础科学研究的创新能力。银纳米团簇的克级制备和精准去合金化技术的突破,为纳米科技理论研究奠定了基础,也为催化剂、光学材料、电子器件等领域的应用打开了新的可能。这启示我们,只有坚持自主创新、深化基础研究,才能在科技竞争中掌握主动,为国家发展提供支撑。