新理论模型揭示水汽环境中的金属纳米团簇奇异变化

中国科学院上海应用物理研究所的高嶷研究员课题组通过建立一个新型理论模型，有效模拟了水汽环境对金属纳米颗粒结构形貌的影响。研究显示，环境温度与水汽压强能够显著改变金属纳米颗粒的形貌结构。相关结果发表于《纳米快报》(Nano Letters,2016, 16, 2628-2632)。

水是生命之源，是这个星球上最常见的环境之一，但水环境对于固体纳米材料结构性质的影响并没有得到足够的重视。这一方面是由于人们普遍认为水环境对于固体材料的影响微乎其微可以忽略，另一方面是由于实验上观察水环境对固体结构影响的工作需要用到最先进的原位观测技术。因此，对此问题的理论研究就显得非常必要和迫切。

研究人员在传统的Wulff Construction理论的基础上，结合Langmuir分子吸附模型与第一性原理计算成功的将温度与水汽环境等多实验参量与金属稳定形貌联系了起来。借助于自主开发的多尺度模型和计算机模拟，成功观察到铜纳米颗粒在不同水汽环境中的稳定构型，并再现了实验结果。同时，他们对水汽环境中金、铂、钯等常用纳米催化剂的形貌进行了构建。这一工作不仅对纳米催化以及纳米材料学领域的实验学家能起到很好的理论指引作用，有助于人们正确认识水-固相互作用，同时为进一步研究介观尺度上外界环境对固体材料的影响提供了一个简单有效的理论模型。

该工作得到了中国科学院百人计划、国家自然科学基金委、中科院-上海联合科学中心、以及NSFC-广东联合基金（第二期）超级计算科学应用研究专项、国家超级计算广州中心、天津中心、上海超算中心、和深圳超算中心的共同资助和支持。

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00254

原文：Shape Evolution of Metal Nanoparticles in Water Vapor Environment

Nano Lett., 2016, 16, 2628-2632, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00254

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