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Super Atomic Clusters: Design Rules and Potential for Building Blocks of Materials
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2018-05-29 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00524 Puru Jena 1 , Qiang Sun 1
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2018-05-29 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00524 Puru Jena 1 , Qiang Sun 1
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Atomic clusters, consisting of a few to a few thousand atoms, have emerged over the past 40 years as the ultimate nanoparticles, whose structure and properties can be controlled one atom at a time. One of the early motivations in studying clusters was to understand how the properties of matter evolve as a function of size, shape, and composition. Over the past few decades, more than 200 000 papers have been published in this field. These studies have not only led to a considerable understanding of this evolution from clusters to crystals, but also have revealed many unusual size-specific properties that make cluster science an interdisciplinary field on its own, bridging physics, chemistry, materials science, biology, and medicine. More importantly, the possibility of creating a new class of materials, composed of clusters instead of atoms as building blocks, has fueled the hope that one can synthesize materials from the bottom-up with unique and tailored properties. This Review focuses on the properties that set clusters apart from their corresponding bulk. Furthermore, this Review describes how different electron-counting rules can lead to the design of stable clusters, mimicking the chemistry of atoms. We highlight the potential of these “superatoms” as building blocks of cluster-assembled materials. Specifically, we emphasize cluster-inspired materials for energy applications. The concluding section includes a summary of the salient features of clusters, potential challenges that remain, and an outlook for the future of cluster science.
中文翻译：
超级原子簇：材料构建基块的设计规则和潜力
在过去的40年中，由几到几千个原子组成的原子团簇已经成为最终的纳米粒子，其结构和性质可以一次控制一个原子。研究团簇的早期动机之一是了解物质的性质如何随大小，形状和组成而变化。在过去的几十年中，该领域已发表了20万多篇论文。这些研究不仅使人们对从团簇到晶体的演化有了相当大的了解，而且还揭示了许多不寻常的特定大小的特性，这些特性使团簇科学本身成为了跨学科领域，将物理，化学，材料科学，生物学和科学联系起来。药物。更重要的是，可以创建新一类的材料，由团簇而不是原子组成的结构块，激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的特性的材料。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的属性的材料的希望。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础材料的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的属性的材料的希望。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。这篇综述描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。这篇综述描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们重点强调在能源应用中受到集群启发的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。
更新日期：2018-05-29
中文翻译：
超级原子簇：材料构建基块的设计规则和潜力
在过去的40年中，由几到几千个原子组成的原子团簇已经成为最终的纳米粒子，其结构和性质可以一次控制一个原子。研究团簇的早期动机之一是了解物质的性质如何随大小，形状和组成而变化。在过去的几十年中，该领域已发表了20万多篇论文。这些研究不仅使人们对从团簇到晶体的演化有了相当大的了解，而且还揭示了许多不寻常的特定大小的特性，这些特性使团簇科学本身成为了跨学科领域，将物理，化学，材料科学，生物学和科学联系起来。药物。更重要的是，可以创建新一类的材料，由团簇而不是原子组成的结构块，激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的特性的材料。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的属性的材料的希望。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础材料的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。激发了人们希望能够自下而上地合成具有独特和量身定制的属性的材料的希望。本文将重点介绍将群集与相应群集分开的属性。此外，本综述还描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。这篇综述描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们强调以簇状材料为能源的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。这篇综述描述了不同的电子计数规则如何导致设计稳定的团簇，从而模仿原子的化学反应。我们强调了这些“超级原子”作为团簇组装材料的基础的潜力。具体来说，我们重点强调在能源应用中受到集群启发的材料。结论部分总结了集群的主要特征，仍然存在的潜在挑战以及对集群科学的未来的展望。
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