Nature 子刊：可實現納米粒子表面結構高解析度成像的新技術

近日，由於韋斯屈萊大學的HannuH?kkinen教授領導的中國和芬蘭的研究團隊，利用掃描隧道顯微鏡（STM），獲得了銀納米粒子的表面結構的極高解析度成像，甚至可以識別保護表面的分子的各個結構部分。

該研究成果最近發表在Nature Communications上，並且被選為該期刊每月收集的重點論文。

通過原子解析度研究納米粒子的表面結構，對理解其結構對應的化學性質，分子相互作用以及功能是至關重要。對於表面結構的研究長期適用於納米級解析度的成像技術，其中最常見的是基於電子隧道效應的掃描隧道顯微鏡（STM）和基於小型測量的原子力顯微鏡（AFM） 。

然而，實現分子解析度成像已經被證明是非常具有挑戰性的。例如，納米顆粒表面的曲率與掃描尖端的曲率具有相同的數量級；測量對環境干擾敏感，影響分子的熱運動。

研究人員採用銀納米粒子作為研究對象。納米顆粒的金屬核具有374個銀原子，表面由一組113個TBTT分子保護。TBBT（叔丁基苯硫醇）是在其末端具有三個獨立碳基團的分子。在STM實驗中，低溫對這種類型的納米顆粒樣品成像，在由圖像形成的隧穿電流中觀察到清晰的順序調製。

H?kkinen 表述：「這是納米粒子表面結構的STM成像研究中，首次能夠"看到"分子的各個部分。我們的計算工作對於驗證實驗結果非常重要。但是，我們希望做更加深入的研究，我們應該探究是否可以使用模擬識別成像粒子的精確方向。」

為此，H?kkinen的小組計算了1665個不同方向的銀粒子的模擬STM圖像，並開發了一種模式識別演算法，以確定哪些模擬圖像與實驗數據最匹配。

H?kkinen指出：「我們相信，我們的工作為納米結構的成像提供了一種新的策略。未來，模式識別演算法和人工智慧將成為納米結構圖像應用不可或缺的一部分。我們的工作只是第一步，這也是為什麼我們將開發的模式識別軟體公開給其他研究人員。」

該納米粒子由廈門大學的Nanfeng Zheng教授的研究小組進行合成，由大連化學物理研究所的Zhibo Man教授指導指導進行了STM測量；H?kkinen教授小組的博士生Sami Kaappa和高級研究員Sami Malola對該研究進行了計算； 該研究收到了芬蘭科學院AIPSE計劃的資助；CSC- 芬蘭IT科學中心和巴塞羅那超級計算中心提供了所有需要高功率計算的模擬。

文章來自sciencedaily網站，原文題目為High-resolution imaging of nanoparticle surface structures is now possible ，由材料科技在線匯總整理。

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