Кластеры атомов золота образуют своеобразную пирамидальную форму
Кластеры, состоящие из нескольких атомов, имеют тенденцию быть сферическими. Они обычно организованы в оболочках атомов вокруг центрального атома. Это касается многих элементов, но не золота. Эксперименты и продвинутые вычисления показали, что автономные кластеры из двадцати атомов золота принимают пирамидальную форму. Они имеют треугольную плоскость заземления, состоящую из десяти аккуратно расположенных атомов, с дополнительными треугольниками из шести и трех атомов, увенчанными одним атомом.
Замечательная тетраэдрическая структура впервые была получена с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Этот высокотехнологичный микроскоп может визуализировать отдельные атомы. Он работает при чрезвычайно низких температурах (269 градусов ниже нуля) и использует квантовое туннелирование электрического тока от острого сканирующего металлического наконечника через кластер в опору. Квантовое туннелирование — это процесс, в котором электрический ток протекает между двумя проводниками без какого-либо физического контакта между ними.
Исследователи использовали интенсивную плазму в сложной вакуумной камере для распыления атомов золота из макроскопического куска золота. «Часть распыленных атомов растут вместе до мелких частиц от нескольких до нескольких десятков атомов благодаря процессу, сравнимому с конденсацией молекул воды в капли», — говорит Чжэ Ли, главный автор статьи, в настоящее время работающий на Харбинский технологический институт, Шэньчжэнь. «Мы выбрали пучок кластеров, состоящий ровно из двадцати атомов золота. Мы высадили эти частицы с одной из треугольных граней на подложку, покрытую очень тонким слоем кухонной соли (NaCl), толщиной точно три атомных слоя».
Исследование также выявило своеобразную электронную структуру маленькой золотой пирамиды. Подобно атомам благородного газа или ароматическим молекулам, кластер имеет только полностью заполненные электронные орбитали, что делает их намного менее реактивными, чем кластеры с одним или несколькими атомами, более или менее.
Известно, что кластеры золота размером от нескольких до нескольких десятков атомов обладают замечательными свойствами.
Новое открытие помогает ученым оценить каталитические и оптические характеристики этих кластеров, что важно для разработки кластерных катализаторов и оптических устройств. Последние применения кластеров включают использование в топливных элементах и улавливание углерода.
Источник истории:
Материалы предоставлены К.Ю.Лёвеном . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.
Ссылка на журнал :
- Чжэ Ли, Синь-Йи Тиффани Чен, Коэн Скоутеден, Томас Пико, Тин-Вей Ляо, Александр Селиверстов, Крис Ван Хаесендонк, Джанфранко Пакчиони, Эвальд Янссенс, Питер Ливенс. Раскрывает атомную структуру, поведение при созревании и электронную структуру поддерживаемых кластеров Au20 . Достижения науки , 2020; 6 (1): eaay4289 DOI: 10.1126 / sciadv.aay4289
