Small:紫外响应的轻金属超小纳米晶体

作为一种新兴的纳米材料,小尺寸金属团簇展现出独特的电子传递行为,在下一代光电子器件,催化材料及生物医学领域展现出广泛的潜在应用。长期以来,对于金属团簇的研究主要以贵金属(如金、银、铂)为核心展开。由于材料本征特性的限制,贵金属纳米颗粒的光学响应,如等离子激元和光致发光效应等,主要位于可见光,特别是红光波段,较少涉及紫外(低于400 nm)波段。

铝(Aluminum)金属复折射率的实部从紫外到可见光波段均为负值。理论预测表明:超小铝纳米晶体的光谱响应将可能位于这一波段。然而,由于铝纳米晶体化学性质十分活泼,在环境中很容易氧化,目前尚无可靠的溶液化学手段制备铝纳米簇。

近日,浙江大学光电科学与工程学院的程潇羽/何赛灵团队在轻金属纳米簇领域取得重要进展。团队利用磷酸配体基团,首次利用液相溶液还原方法制备出平均粒径仅2.7 nm,且在紫外波段具备光学响应的超小铝纳米晶体。使用300 nm波长的激发光,首次报道了铝纳米簇的短寿命光致发光,量子效率高达20%,且发射波长在340 nm – 400 nm可调,阐明了表面氧化物的关键作用。由于制备方法简单可靠,且磷酸能够在铝纳米晶体表面形成类似金-硫醇的自组装单分子膜结构,通用性强,预计该工作将能够广泛启发针对轻金属纳米簇的研究。

相关工作发表在Small(DOI:10.1002/smll.202002524)上。该工作受到国家重点研发计划,国家自然科学基金及中央高校基本科研经费支持。部分测试工作由浙江大学化学系朱海明课题组完成。