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研究内容:
贵金属纳米团簇可以对其组成进行原子级精确控制。然而,精准设计具有预确定光学性质的纳米团簇,需要对其结构-性质关系进行全面描述。本文通过实验数据以及结合时间相关的密度泛函理论模拟报告了金原子掺杂对银纳米团簇的单光子和双光子吸收和发光特性的影响。合成了一系列Ag25-xAux(DMBT)18纳米团簇,其中x=0、1和5-10,并研究他们的发光特性。
要点一:
贵金属纳米簇具有非凡的光学特性。然而,它们的光学特性与原子级精确结构之间的相关性仍未完全了解,尤其是在非线性光学领域。更好地理解与纳米团簇的配体或原子组成有关的三阶非线性光学特性对于它们在需要脉冲激光照明的潜在应用至关重要。
要点二:
在所研究的团簇中,Ag25合金是被广泛研究的合金之一,也是唯一在金中具有直接结构和电子类似物的银纳米团簇。因此,它们是研究系统原子掺杂对线性和非线性光学特性的影响的完美模型。关于Au掺杂银团簇的结构依赖性稳定性,已经证明Ag24Au1(SR)18合金是Au掺杂Ag25纳米团簇中热力学最稳定的纳米团簇。有趣的是,发现与掺杂银的金纳米团簇相比,用金原子掺杂银纳米团簇会产生更刚性的结构,这往往会增强发光性能。
图 1. Ag25(DMBT)18(红色)、Ag24Au1(DMBT)18(绿色)和 Ag25-xAux(DMBT)18(橙色)的 a) 吸收光谱和 b) 发光光谱。 c) Ag25 d) Ag24Au1 和 e) Ag25-xAux 纳米团簇的实验吸收 (OPA, 实验) 和模拟单光子吸收 (OPA, 理论) 光谱的比较。 c、d、e 中的上插图显示了纳米团簇的优化结构,其中银原子用灰色标记,金原子用黄色标记。 DMBT/SCH3 配体尾基标记:紫色为硫原子,绿色为碳原子,白色为氢原子。
图 2. (a) Ag25、(b) Ag24Au1 和 (a) Ag25、(b) Ag24Au1 和 ( c) Ag25-xAux 纳米团簇分别以两倍波长(蓝色区域)的归一化单光子激发(OPE)呈现。
图 3. Ag25、Ag24Au1 和 Ag25-xAux 的双光子亮度 σ2,eff 光谱的比较并置。
表 1 . Ag25、Ag24Au1 和 Ag25-xAux 纳米团簇的量子产率。
表 2 Ag 和 Au 掺杂银纳米团簇的非线性光学特性的完整总结。
参考文献:
Bakulić, Željka Sanader Maršić, Vlasta Bonačić-Koutecký, Thomas Bürgi, Joanna Olesiak-Bańska Gold-Doping Effect on Two-Photon Absorption and Luminescence of Atomically Precise Silver Ligated Nanoclusters. https://doi.org/10.1002/anie.202209645
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