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】
無機納米顆粒與有機配位體之間進行的封端反應在納米醫學、光電子領域以及催化領域具有重要的研究意義。在過去的研究中，配位體的引入主要是為了控制納米顆粒的尺寸、形狀和膠體的穩定性。最近，相關研究著重于如何在特定的條件下利用配位體實現指定功能。例如，在特定的光、電、磁和不同PH值的環境下，實現配位體在納米顆粒上的重構、分解、交換和由于鍵結斷裂所引起的分離。研究配位體從納米顆粒上的分離機理對于控制納米藥物釋放、提高納米顆粒間的電荷輸運效率和提高溫室氣體的轉化效率都具有十分重要的意義。
近日，美國UC Berkeley的研究團隊利用納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR，對特定微觀電化學環境下的納米顆粒/有序配位體中間層（NOLI）的形成過程進行了納米尺度上的原位研究。作者將原位的Nano-FTIR和表面增強拉曼光譜SERS結合，并輔以第一性原理計算，研究了配位體在不同電化學環境下在銀納米顆粒上形成NOLI的微觀動態過程。展示了偏壓是誘導配位體在銀納米顆粒上形成NOLI的機理。相關研究內容以《Nanometre-resolved observation of electrochemical microenvironment formation at the nanoparticle–ligand interface》為題，在國際SCI期刊《Nature Catalysis》上發表。
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neaspec公司研發推出的。該設備是基于其創立的散射型近場光學技術發展出來的，具有10 nm超高空間分辨的新型傅里葉紅外技術，使得納米尺度下的化學鑒定和成像成為可能。這一技術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敏感度，實現對幾乎所有材料的化學分辨和成分分析。它不受被檢測樣品厚度的制約，可廣泛適用于有機物、無機物、半導體材料、二維范德華材料的納米分辨紅外光譜分析，并同時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
【圖文導讀】
圖1. 微環境在形成過程中，原位的分子級Nano-FTIR和SERS探測。a)納米顆粒/有序配體中間層（NOLI）的最初和最終形態。b)用Nano-FTIR觀測到的NOLI形成過程。
圖2. 原位Nano-FTIR探測的實驗設計和配體在銀納米顆粒上進行結合的過程。a）使用Neaspec設計的原位Nano-FTIR觀測實驗設計的概念圖。銀納米顆粒在b）填充了電解質的石墨烯薄膜上和c）加載負電壓情況下的TEM觀測結果。d）在開路條件下，銀納米顆粒在填充電解質的基底上的Nano-FTIR結果。
圖3. 具有納米級空間分辨的從雙配位基到單配位基的轉變及動力學過程。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果和b)TEM表征結果。c)到h)不同電壓下的銀納米顆粒的Nano-FTIR圖譜。i)在b圖中黃色方塊區域的納米顆粒的Nano-FTIR隨著電壓的變化結果。j)從雙配位基到單配位基的動力學過程。
圖4.偏壓誘導的由于催化中間層形成的二次鍵結斷裂。a)原位拉曼測量的實驗設計概念圖。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量結果。e)通過第一性原理計算獲得的理想的結構。
【結論】
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對配位體在銀納米顆粒表面形成NOLI的動態過程進行了原位的觀察。通過施加不同的偏壓，成功地展示微環境對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于寬波段，高靈敏度拉曼測試的要求。同時，對于納米級原位化學過程的觀察，體現了Nano-FTIR多光路測試、高空間分辨率、高靈敏度拉曼測試等優勢。
相關產品
1.納米傅里葉紅外光譜儀-Nano-FTIR
http://www.mgygigr.com.cn/product/2020042793.shtml
