第一作者：Jing Liu

通讯作者：Yongfeng Wang

通讯单位：Peking University

研究内容：

对在各种高科技应用中起关键作用的镧系元素（Ln）-过渡金属（TM）杂金属簇的研究是一个快速发展的研究领域。尽管实现了许多包含一个Ln原子的Ln-TM簇化合物，但是包含多个Ln原子的Ln-TM簇的合成仍然具有挑战性。在这里，我们通过表面配位提出了一系列含多个铈（Ce）原子的金桥杂金属簇的制备和自组装。通过使用不同的吡啶和腈配体，由Au原子桥接的包含2、3和4个Ce原子的簇的有序配位组装在Au（111）和Au（100）上实现，如通过扫描隧道显微镜观察的。密度泛函理论计算揭示了桥接Au原子在通过不支持的Ce-Au键连接Ce原子来构建含多个Ce的团簇中的不可或缺的作用。这些发现证明表面配位是制备和组织含多Ln杂金属簇的有效策略。

要点一：

本文在UHV中采用表面配位策略制备了一系列由金原子桥接的2、3和4Ce原子的杂金属团簇。STM研究揭示了基于明确的Ce-Au簇和Au（111）和Au（100）底物上的吡啶（1、3和4）或丁腈（2）配体形成的有序配位结构，产生有序排列的单分散Ce-Au簇阵列。

要点二：

DFT计算表明，金原子作为原子“胶”，通过支撑键连接Ce原子，这在稳定异金属团簇中起着至关重要的作用。这些结果阐明了表面配位作为制备和组织含有多个Ln原子的tm桥接杂金属团簇的有效策略，这在基础和应用水平上都具有重要意义。

图1：本工作中使用的配体和协调基序。(a)分子配体的化学结构。(b)在本工作中实现的协调主题的示意图。

图2：在Au（111）上形成的涉及Ce和1的配位结构。(a)一个单壁蜂窝状结构的STM图像。(b)Kagome结构(V=5mV，I=50pA，T=77K)。(c)在Au（111）上沉积1和Ce形成的双壁蜂窝结构(V=30mV，I=100pA，T=77K)。

图3: (a)Au₇Mn AMCs的室温光吸收光谱。(b)样品的圆二色谱(CD)光谱显示为一个填充的黑色圆圈。红色和绿色的线是双态的拟合曲线。蓝色的曲线是合成的拟合线。在Au（111）上形成了涉及Ce和2的配位结构。(a)一个准四阶Sierpiński三角形的STM图像(V=100mV，I=20pA，T=77K)。(b)三叶结构(V=10mV，I=20pA，T=4.3K)。(c)在Au（111）上沉积2和Ce形成的四叶结构(V=10mV，I=200pA，T=4.3K)。

图4：在Au（111）上形成的涉及Ce和3或4的配位结构。(a)一个Kagome结构的STM图像(在恒高模式下，V=5mV，I=350pA在交叉标记的点，T=77K)。(b)在Au（111）上沉积3和Ce形成的渔网结构(V=100mV，I=20pA，T=77K)。(c)在Au（111）上沉积4和Ce形成的链状结构(V=−1mV，I=−50pA，T=4.3K)。

图5：Ce₂Au₂(CN)₆结构的理论结果。DFT优化模型（上顶视图，下侧视图）。(b)模拟STM图像，(c)在Au（111）上Ce₂Au₂(CN)₆motif的a中沿黑色虚线的差异电子密度横截面。采用了简化的分子配体。

图6：(a)Ce₂Au₂Py₄、(b)Ce₃Au₄Py₆和(c)Ce₄Au₅(CN）₈图案的优化模型（上：顶视图，下：侧视图）。(d)的Ce₂Au₂Py₄、(e)的Ce₃Au₄Py₆和(f)的Ce₄Au₅(CN)₈分别沿a、b和c黑色的虚线的横截面。

参考文献

Jing Liu, Jie Li, Zhen Xu, Xiong Zhou, Qiang Xue, Tianhao Wu, Mingjun Zhong, Ruoning Li, Rong Sun, Ziyong Shen, Hao Tang, Song Gao, Bingwu Wang, Shimin Hou, Yongfeng Wang.On-surface preparation of coordinated lanthanide-transition-metal clusters.Nature Communications, 2021,12:1619.