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致力于纳米颗粒研究的前沿

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-16 】 点击次数:
一个研究非常小的事物的领域正在变得越来越大:在过去的十年中,纳米颗粒的研究领域发生了爆炸式的发展。纳米粒子的大小约为一纳米,比人类发丝的宽度小十万倍,并且无法用肉眼看到,但是研究人员正在发现它们在生物成像,能源和环境等领域的广泛用途。
 
匹兹堡大学CANELa实验室的纳米团簇建模插图,刊载于《道尔顿交易》杂志的封面。图片经Mpourmpakis和Cowan许可复制。图片来源:Mpourmpakis和Cowan
以这样的规模工作,很难精确。然而,匹兹堡大学斯旺森工程学院的计算机辅助纳米与能源实验室(CANELa)正在推动该领域的发展,为原子结构精确的金属纳米团簇建模。最新一期《道尔顿交易》的封面上刊登了一篇文章,重点介绍了他们的工作及其对纳米颗粒领域的影响。
 
“这些很小的系统的一个主要好处是,通过了解它们的确切结构,我们可以应用非常准确的理论,”负责CANELa的百年纪念校友院士兼化学工程副教授Giannis“ Yanni” Mpourmpakis说。“借助理论,我们可以研究纳米团簇的性质如何取决于其结构。”
 
配体保护的金属纳米团簇是一类独特的纳米材料,由于它们具有特定的组成时具有很高的稳定性,因此有时被称为“魔术尺寸”纳米团簇。在国家科学基金会的资助下,他们的实验室在该领域取得的关键进展之一是对表面上由一定数量的配体稳定的特定数量的金原子进行了建模。
 
“对于较大的纳米粒子,研究人员可能会估计每个结构上存在多少原子,但是我们对这些纳米团簇的建模是精确的。我们可以写出精确的分子式,” CANELa的研究生,首席作者迈克尔·科万(Michael Cowan)解释说。在文章上。“如果您知道小型系统的确切结构,则可以定制它们以创建催化活性位,这是我们实验室最关注的。”
 
预测新合金和以前未发现的魔术尺寸是该领域(以及实验室)需要解决的下一步。该实验室使用计算化学方法对已知的纳米团簇进行建模,但是创建纳米团簇结构,性质和合成参数的完整数据库将是应用机器学习和创建预测框架的下一步。
 
《前沿》杂志的标题为“阐明配体保护的纳米簇的结构”,由皇家化学学会发表在《道尔顿交易》杂志上,并由科恩和姆普庞帕基斯撰写。
匹兹堡大学CANELa实验室的纳米团簇建模插图,刊载于《道尔顿交易》杂志的封面。图片经Mpourmpakis和Cowan许可复制。图片来源:Mpourmpakis和Cowan

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