近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授熊宇杰課題組基于無機(jī)固體精準(zhǔn)制備化學(xué)，設(shè)計(jì)了一類具有原子精度殼層的雙金屬納米結(jié)構(gòu)，具有廣譜太陽能利用特性。通過與中國科大教授張群研究組合作，在皮秒超快時(shí)間尺度上詮釋了等離激元特性在催化反應(yīng)中的效應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了太陽能驅(qū)動有機(jī)合成性能的調(diào)控。該工作發(fā)表在5月13日出版的《美國化學(xué)會志》上。共同第一作者是博士生黃浩和張雷。 pRQ7rT',v  
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金屬鈀是眾多有機(jī)反應(yīng)的高效催化劑，然而與常見的金銀相比，常規(guī)金屬鈀納米材料的吸收太陽光能力較差，并且吸光范圍局限在紫外波段，給太陽能俘獲和利用帶來了巨大困難。另一方面，金屬納米材料吸光后的等離激元效應(yīng)非常復(fù)雜，一般是通過產(chǎn)生具有高能量的熱電子傳遞給催化反應(yīng)分子或者以光熱轉(zhuǎn)換為催化反應(yīng)提供熱源。如何針對有機(jī)合成的需求來調(diào)控并優(yōu)化這兩個(gè)過程，是目前該領(lǐng)域的難題。 CL0lMZ  
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熊宇杰課題組針對該系列挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)出了一類具有原子精度殼層的金-鈀核殼納米結(jié)構(gòu)。在該設(shè)計(jì)中，金內(nèi)核的一維棒狀結(jié)構(gòu)大幅度地提高了其吸光性能，不僅可以在可見光和近紅外光寬譜范圍內(nèi)吸光，而且具有很強(qiáng)的吸光能力。與此同時(shí)，在原子精度上厚度可控的金屬鈀殼層為調(diào)控?zé)犭娮訅勖�和光熱轉(zhuǎn)換速率提供了便利。研究人員基于系統(tǒng)的催化測試，并結(jié)合張群課題組的超快吸收光譜表征，建立了這兩個(gè)等離激元過程與催化有機(jī)合成性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。基于該認(rèn)識，研究人員得以通過殼層厚度控制來調(diào)控太陽能驅(qū)動有機(jī)合成的性能。 $J1`.Q>)4  
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迄今為止，金屬等離激元驅(qū)動催化反應(yīng)尚是一個(gè)新興研究方向，業(yè)界對于光熱效應(yīng)和熱電子效應(yīng)在其過程中的作用機(jī)制還不甚清楚。該進(jìn)展為利用太陽能替代熱源驅(qū)動有機(jī)合成提供了可能性，也對等離激元催化材料的理性設(shè)計(jì)具有重要推動作用。 JrcbJ
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上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家青年千人計(jì)劃、中科院百人計(jì)劃、合肥大科學(xué)中心、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、學(xué)校重要方向項(xiàng)目培育基金等項(xiàng)目的資助。 l~J