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金屬納米團簇是一種新興的合成材料，具有獨特的光學(xué)、磁性和催化性能。與膠體納米粒子相比，團簇具有原子級精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，為研究原子水平上的量子效應(yīng)和精確的納米材料構(gòu)效關(guān)系帶來了新的機會。

目前，金屬納米團簇主要的表征方法是質(zhì)譜和單晶衍射。然而在實驗過程中，由于一些團簇的穩(wěn)定性和配體層的柔性，獲得高質(zhì)量的單晶結(jié)構(gòu)往往非常困難。相似的，團簇在質(zhì)譜中的電離及分子離子峰的解析也充滿挑戰(zhàn)。同時，這兩類表征方法僅能用于研究團簇在固相與氣相中的結(jié)構(gòu)，對于團簇在溶液中結(jié)構(gòu)的直接表征依然是領(lǐng)域內(nèi)有待解決的技術(shù)難題。

近日，南方科技大學(xué)羅智教授和深圳大學(xué)楊華艷教授，報道了利用小角中子散射數(shù)據(jù)直接量化溶液中納米團簇的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)信息的新方法。該項工作系統(tǒng)性的分析了一系列銀和金納米團簇，包括Ag₁₆, Ag₃₈, Ag₄₄, Ag₆₃, Ag₁₃₆, Ag₃₇₄以及Au₃₈, Au₁₀₄, Au₁₄₄的小角中子散射數(shù)據(jù)。通過擬合計算出的尺寸和幾何參數(shù)都與晶體學(xué)結(jié)果一致。有趣的是，對于一些攜帶電荷的金屬納米團簇，如Ag44，小角中子散射能夠得到其在溶液中抗衡離子的結(jié)構(gòu)信息。

此外，他們還通過小角X射線散射與襯度匹配小角中子散射結(jié)合的方法，提供了一種可靠的方法來估計團簇金屬內(nèi)核和配體殼的分子量。以金納米團簇為例，其相對分子質(zhì)量計算結(jié)果誤差均在10%以內(nèi)。

在這份工作中，他們證明了小角中子散射在表征溶液中金屬納米團簇的可行性和準確性。對于難以獲得單晶結(jié)構(gòu)的金屬納米團簇他們提供了一種可靠的方法來估計這些金屬納米團簇的結(jié)構(gòu)信息，包括尺寸大小與相對分子質(zhì)量。