文章名稱：Nanometre-resolved observation of electrochemical microenvironment formation at the nanoparticle–ligand interface
期刊：Nature Catalysis IF 40.7
DOI：https://doi.org/10.1038/s41929-024-01119-2
【引言】
無(wú)機(jī)納米顆粒與有機(jī)配位體之間進(jìn)行的封端反應(yīng)在納米醫(yī)學(xué)、光電子領(lǐng)域以及催化領(lǐng)域具有重要的研究意義。在過(guò)去的研究中，配位體的引入主要是為了控制納米顆粒的尺寸、形狀和膠體的穩(wěn)定性。最近，相關(guān)研究著重于如何在特定的條件下利用配位體實(shí)現(xiàn)指定功能。例如，在特定的光、電、磁和不同PH值的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)配位體在納米顆粒上的重構(gòu)、分解、交換和由于鍵結(jié)斷裂所引起的分離。研究配位體從納米顆粒上的分離機(jī)理對(duì)于控制納米藥物釋放、提高納米顆粒間的電荷輸運(yùn)效率和提高溫室氣體的轉(zhuǎn)化效率都具有十分重要的意義。
近日，美國(guó)UC Berkeley的研究團(tuán)隊(duì)利用納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR，對(duì)特定微觀電化學(xué)環(huán)境下的納米顆粒/有序配位體中間層（NOLI）的形成過(guò)程進(jìn)行了納米尺度上的原位研究。作者將原位的Nano-FTIR和表面增強(qiáng)拉曼光譜SERS結(jié)合，并輔以第一性原理計(jì)算，研究了配位體在不同電化學(xué)環(huán)境下在銀納米顆粒上形成NOLI的微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程。展示了偏壓是誘導(dǎo)配位體在銀納米顆粒上形成NOLI的機(jī)理。相關(guān)研究?jī)?nèi)容以《Nanometre-resolved observation of electrochemical microenvironment formation at the nanoparticle–ligand interface》為題，在國(guó)際SCI期刊《Nature Catalysis》上發(fā)表。
值得注意的是，本文使用的納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR是由德國(guó)neaspec公司研發(fā)推出的。該設(shè)備是基于其創(chuàng)立的散射型近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)發(fā)展出來(lái)的，具有10 nm超高空間分辨的新型傅里葉紅外技術(shù)，使得納米尺度下的化學(xué)鑒定和成像成為可能。這一技術(shù)綜合了原子力顯微鏡的高空間分辨率和傅里葉紅外光譜的高化學(xué)敏感度，實(shí)現(xiàn)對(duì)幾乎所有材料的化學(xué)分辨和成分分析。它不受被檢測(cè)樣品厚度的制約，可廣泛適用于有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、半導(dǎo)體材料、二維范德華材料的納米分辨紅外光譜分析，并同時(shí)提供納米空間分辨的紅外吸收譜和反射譜。
納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR
納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR在全球同步輻射線站和自由電子激光線站的用戶分布
【圖文導(dǎo)讀】
圖1. 微環(huán)境在形成過(guò)程中，原位的分子級(jí)Nano-FTIR和SERS探測(cè)。a)納米顆粒/有序配體中間層（NOLI）的最初和最終形態(tài)。b)用Nano-FTIR觀測(cè)到的NOLI形成過(guò)程。
圖2. 原位Nano-FTIR探測(cè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和配體在銀納米顆粒上進(jìn)行結(jié)合的過(guò)程。a）使用Neaspec設(shè)計(jì)的原位Nano-FTIR觀測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的概念圖。銀納米顆粒在b）填充了電解質(zhì)的石墨烯薄膜上和c）加載負(fù)電壓情況下的TEM觀測(cè)結(jié)果。d）在開(kāi)路條件下，銀納米顆粒在填充電解質(zhì)的基底上的Nano-FTIR結(jié)果。
圖3. 具有納米級(jí)空間分辨的從雙配位基到單配位基的轉(zhuǎn)變及動(dòng)力學(xué)過(guò)程。a）在石墨烯薄膜上所有的銀納米顆粒的散射光振幅表征結(jié)果和b)TEM表征結(jié)果。c)到h)不同電壓下的銀納米顆粒的Nano-FTIR圖譜。i)在b圖中黃色方塊區(qū)域的納米顆粒的Nano-FTIR隨著電壓的變化結(jié)果。j)從雙配位基到單配位基的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
圖4.偏壓誘導(dǎo)的由于催化中間層形成的二次鍵結(jié)斷裂。a)原位拉曼測(cè)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)概念圖。b)不同偏壓情況下的銀納米顆粒的原位拉曼圖譜。c)C-Hx區(qū)域在不同偏壓下的拉曼圖譜。d)不同電壓條件下銀納米顆粒的線性掃描伏安法測(cè)量結(jié)果。e)通過(guò)第一性原理計(jì)算獲得的理想的結(jié)構(gòu)。
【結(jié)論】
綜上所述，UC Berkeley的研究人員利用納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR對(duì)配位體在銀納米顆粒表面形成NOLI的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了原位的觀察。通過(guò)施加不同的偏壓，成功地展示微環(huán)境對(duì)NOLI形成的影響。上述論文中Neaspec納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR出色地完成了研究中對(duì)于寬波段，高靈敏度拉曼測(cè)試的要求。同時(shí)，對(duì)于納米級(jí)原位化學(xué)過(guò)程的觀察，體現(xiàn)了Nano-FTIR多光路測(cè)試、高空間分辨率、高靈敏度拉曼測(cè)試等優(yōu)勢(shì)。
相關(guān)產(chǎn)品
1.納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR
http://www.buyu5683.com/product/2020042793.shtml
