Международная группа исследователей представила убедительные доказательства того, что отдельные кластеры из двадцати атомов золота (Au20) принимают пирамидальную форму.
"Кластеры Au20 имеют треугольную плоскость основания, состоящую из десяти аккуратно расположенных атомов, с дополнительными треугольниками из шести и трех атомов, увенчанными одним атомом", - сказал доктор Чжэ ли из Харбинского технологического института и его коллеги.
Используя низкотемпературную сканирующую туннельную микроскопию, доктор Ли и его коллеги из КУ Левена, Национального университета Цин Хуа и Университета Милано-Бикокка получили изображения кластеров Au20 с атомным разрешением.
"Сканирующий туннельный микроскоп может визуализировать отдельные атомы", - объяснили они.
"Он работает при чрезвычайно низких температурах (минус 269 градусов Цельсия) и использует квантовое туннелирование электрического тока от острого сканирующего металлического наконечника через кластер и 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 крошечного кусочка золота.
"Часть распыленных атомов растет вместе до мелких частиц от нескольких до нескольких десятков атомов, благодаря процессу, сравнимому с конденсацией молекул воды в капли", - сказал доктор Ли.
- Мы выбрали пучок кластеров, состоящий ровно из двадцати атомов золота.”
"Мы посадили эти виды с одной из треугольных граней на подложку, покрытую очень тонким слоем NaCl, толщиной ровно в три атомных слоя.”
Ученые также проанализировали своеобразную электронную структуру кластера Au20.
"Подобно атомам благородных газов или ароматическим молекулам, кластер Au20 имеет только полностью заполненные электронные орбитали, что делает их гораздо менее реактивными, чем кластеры с одним или несколькими атомами больше или меньше”, - сказали они.
“Наша работа демонстрирует общеприменимую процедуру изучения внутренних свойств четко определенных кластеров, а также механизма их спекания на поверхностях”, - добавили они.
"Детальные знания и понимание морфологии, распределения по размерам и электронной структуры поддерживаемых кластеров важны для оценки их каталитических и оптических характеристик и, следовательно, весьма актуальны для развития дизайна кластерного катализа и оптических устройств.”
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
