当金属纳米颗粒尺寸减小至临界尺度时，其电子结构会由具有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。尤其对于相对活泼的金属纳米粒子而言，相关研究仍需直面该类材料稳定性差、多分散性显著等一系列关键挑战。
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陆洲教授课题组，联合中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所伍志鲲研究员与庄胜利研究员团队，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，通过合金化增强了银纳米团簇的稳定性，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记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2个锌原子，成功获得了1.03克具有精确五重孪晶面心立方结构的纯银纳米团簇晶体（Ag252）。研究发现，尽管这两个团簇具有较大的尺寸，并且在溶液里显示了类等离子体吸收，但超快光谱和电子顺磁共振分析表明它们仍处于分子态，尚未进入金属态，说明超快动力学相对于稳态吸收光谱用于判断金属纳米粒子金属性更为可靠。此外，得益于晶体的大量合成，在本工作中还观察到结晶诱导的光热转换增强以及尺寸相关的吸收系数变化。
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。
相关成果近日以“Molecular metal nanoparticles with pseudo-plasma absorption band”为题发表在《National Science Review》（Nat. Sci. Rev., nwag001, DOI：10.1093/nsr/nwag001）上。中科院固体物理所方亮博士、我校欧美色情
博士生刘榕同学、固体物理所何宗兵同学、管国伟博士为论文共同第一作者，陆洲教授与固体物理所伍志鲲研究员、庄胜利研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高等学校年度科研计划优秀科研创新团队等项目的资助。
