나노미터로 구성된 결정물질의 성장

May 01, 2023

엔지니어링 크리스탈에 대한 첫 번째 통찰력 원자적으로 정밀한 금속 나노클러스터에 의한 성장은 싱가포르, 사우디아라비아, 핀란드의 연구자들이 수행한 연구에서 달성되었습니다. 이 연구는 Nature Chemistry에 게재되었습니다.

일반적인 고체 물질은 결정 격자로 조직된 원자로 구성됩니다. 원자의 화학적 특성과 격자 대칭성은 금속, 반도체, 전기 절연체 등 물질의 특성을 정의합니다. 격자 대칭성은 온도나 고압과 같은 주변 조건에 의해 변화될 수 있으며, 이는 구조적 전이를 유도하고 전기 절연체도 전기 전도체, 즉 금속으로 변형시킬 수 있습니다.

나노입자나 원자적으로 정밀한 금속 나노클러스터와 같은 더 큰 동일한 실체는 결정 격자로 구성되어 소위 메타물질을 형성할 수도 있습니다. 그러나 결정 성장은 전형적인 자기 조립 과정이기 때문에 빌딩 블록에서 이러한 재료의 성장을 엔지니어링하는 방법에 대한 정보가 부족했습니다.

이제 싱가포르, 사우디아라비아 및 핀란드의 연구자들이 수행한 연구에서 원자적으로 정밀한 금속 나노클러스터에 의한 엔지니어링 결정 성장에 대한 첫 번째 통찰력이 달성되었습니다. 그들은 직경이 1나노미터인 단 25개의 금 원자로 구성된 금속 클러스터를 합성했습니다. 이 클러스터는 금을 보호하는 리간드 분자로 인해 물에 용해됩니다. 이 클러스터 물질은 물 용매가 증발될 때 잘 정의된 밀집된 단결정으로 자가 조립되는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 연구진은 용매에 테트라-알킬-암모늄 분자 이온을 첨가해 결정 성장을 조절하는 새로운 개념을 발견했다. 이러한 이온은 금 클러스터의 표면 화학에 영향을 미치며, 그 크기와 농도는 형성된 결정의 크기, 모양 및 형태에 영향을 미치는 것으로 관찰되었습니다. 놀랍게도 일부 결정의 고해상도 전자 현미경 이미지를 통해 결정이 4개의 금 원자 입자 간 연결을 가진 고분자 사슬의 클러스터로 구성되어 있음이 밝혀졌습니다. 입증된 표면 화학은 이제 전자 및 광학 특성을 조사하기 위해 금속 클러스터 기반 메타 물질을 엔지니어링하는 새로운 방법을 열어줍니다.

- 이 보도자료는 원래 Jyväskylä 대학 웹사이트에 게재되었습니다.