Thiolate-Protected Hollow Gold Nanospheres

Wenwu XU Yi GAO

Citation:  XU Wenwu, GAO Yi. Thiolate-Protected Hollow Gold Nanospheres[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(7): 770-775. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711061 shu

巯基保护的中空金纳米球

    通讯作者: 高嶷, gaoyi@sinap.ac.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21773287

    国家自然科学基金 11504396

    国家自然科学基金(11504396, 21773287)资助项目

摘要: 基于全统一模型和密度泛函理论(DFT)计算,我们提出了具有高对称性和稳定性的巯基保护的中空金纳米球Au60(SR)20的原子结构。Au60(SR)20由一个二十面体Au50富勒烯中空笼子(由20个四面体Au4融合构成)和10个[―RS―Au―SR―]订书针结构组成,并遵循“分离和保护”规则。DFT计算表明,这种空心Au60(SR)20纳米球具有大的带隙(1.3 eV)以及在笼中心的核独立化学位移(NICS)为负值(−5),表明其高度的化学稳定性。此外,四面体Au4单元中心的NICS值远大于空心笼中心的NICS值,表明Au60(SR)20的总体稳定性可能来自每个四面体Au4单元的局部稳定性。正的谐波振动频率说明Au60(SR)20纳米球至少是势能表面的局部最小值。另外,我们还通过融合四面体Au4层设计了双层中空金纳米球,表明调整中空金纳米球壳层厚度是可行的。最后,我们还介绍了更大的中空金纳米球Au180(SR)60的设计。这项工作提供了可控设计中空金纳米球的新策略。

English

    1. [1]

      Skrabalak, S. E.; Chen, J.; Sun, Y.; Lu, X.; Au, L.; Cobley, C. M.; Xia, Y. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1587. doi: 10.1021/ar800018v

    2. [2]

      Dreaden, E. C.; Mackey, M. A.; Huang, X.; Kangy, B.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2010, 40, 3391. doi: 10.1039/C0CS00180E

    3. [3]

      Kennedy, L. C.; Bickford, L. R.; Lewinski, N. A.; Coughlin, A. J.; Hu, Y.; Day, E. S.; West, J. L.; Drezek, R. A. Small 2011, 7, 169. doi: 10.1002/smll.201000134

    4. [4]

      Melancon, M. P.; Zhou, M.; Li, C. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 947. doi: 10.1021/ar200022e

    5. [5]

      Dreaden, E. C.; Alkilany, A. M.; Huang, X.; Murphy, C. J.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2740. doi: 10.1021/ar200022e

    6. [6]

      Doane, T. L.; Burda, C. Chem. Soc. Rev. 20] 41, 2885. doi: 10.1039/C2CS15260F

    7. [7]

      Johansson, M. P.; Sundholm, D.; Vaara, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2678. doi: 10.1039/C2CS15260F

    8. [8]

      Gao, Y.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3698. doi: 10.1021/ja050435s

    9. [9]

      Bulusu, S.; Li, X.; Wang, L. S.; Zeng, X. C. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 8326. doi: 10.1021/ja050435s

    10. [10]

      Jadzinsky, P. D.; Calero, G.; Ackerson, C. J.; Bushnell, D. A.; Kornberg, R. D. Science 2007, 318, 430. doi: 10.1126/science.1148624

    11. [11]

      Das, A.; Liu, C.; Byun, H. Y.; Nobusada, K.; Zhao, S.; Rosi, N. L.; Jin, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3140. doi: 10.1002/ange.201410161

    12. [12]

      Chen, S.; Wang, S.; Zhong, J.; Song, Y.; Zhang, J.; Sheng, H.; Pei, Y.; Zhu, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3145. doi: 10.1002/anie.201410295

    13. [13]

      Zeng, C.; Liu, C.; Chen, Y.; Rosi, N. L.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11922. doi: 10.1021/ja506802n

    14. [14]

      Das, A.; Li, T.; Nobusada, K.; Zeng, C.; Rosi, N. L.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18264. doi: 10.1021/ja409177s

    15. [15]

      Crasto, D.; Barcaro, G.; Stener, M.; Sementa, L.; Fortunelli, A.; Dass, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14933. doi: 10.1021/ja507738e

    16. [16]

      Das, A.; Li, T.; Li, G.; Nobusada, K.; Zeng, C.; Rosi, N. L.; Jin, R. Nanoscale 2014, 6, 6458. doi: 10.1039/C4NR01350F

    17. [17]

      Zhu, M.; Aikens, C. M.; Hollander, F. J.; Schatz, G. C.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5883. doi: 10.1021/ja801173r

    18. [18]

      Heaven, M. W.; Dass, A.; White, P. S.; Holt, K. M.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3754. doi: 10.1021/ja800561b

    19. [19]

      Zeng, C.; Li, T.; Das, A.; Rosi, N. L.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10011. doi: 10.1021/ja404058q

    20. [20]

      Chen, Y.; Liu, C.; Tang, Q.; Zeng, C.; Higaki, T.; Das, A.; Jiang, D.; Rosi, N. L.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1482. doi: 10.1021/ja404058q

    21. [21]

      Crasto, D.; Malola, S.; Brosofsky, G.; Dass, A.; Häkkinen, H. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5000. doi: 10.1021/ja412141j

    22. [22]

      Zeng, C.; Qian, H.; Li, T.; Li, G.; Rosi, N. L.; Yoon, B.; Barnett, R. N.; Whetten, R. L.; Landman, U.; Jin, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 13114. doi: 10.1002/ange.201207098

    23. [23]

      Qian, H.; Eckenhoff, W. T.; Zhu, Y.; Pintauer, T.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8280. doi: 10.1002/ange.201207098

    24. [24]

      Tian, S.; Li, Y.; Li, M.; Yuan, J.; Yang, J.; Wu, Z.; Jin, R. Nat. Commun. 2015, 6, 8667. doi: 10.1038/ncomms9667

    25. [25]

      Zeng, C.; Chen, Y.; Liu, C.; Nobusada, K.; Rosi, N. L.; Jin, R. Sci. Adv. 2015, 1, e1500425. doi: 10.1126/sciadv.1500425

    26. [26]

      Chen, Y.; Zeng, C.; Liu, C.; Kirschbaum, K.; Gayathri, C.; Gil, R. R.; Rosi, N. L.; Jin, R. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10076. doi: 10.1021/jacs.5b05378

    27. [27]

      Dass, A.; Theivendran, S.; Nimmala, P. R.; Kumara, C.; Jupally, V. R.; Fortunelli, A.; Sementa, L.; Barcaro, G.; Zuo, X.; Noll, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4610. doi: 10.1021/ja513152h

    28. [28]

      Zeng, C.; Chen, Y.; Kirschbaum, K.; Appavoo, K.; Sfeir, M. Y.; Jin, R. Sci. Adv. 2015, 1, e1500045. doi: 10.1126/sciadv.1500045

    29. [29]

      Zeng, C.; Chen, Y.; Kirschbaum, K.; Lambright, K.; Jin, R. Science 2016, 354, 1580. doi: 10.1126/science.aak9750

    30. [30]

      Häkkinen, H.; Walter, M.; Gronbeck, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9927. doi: 10.1021/jp0619787

    31. [31]

      Häkkinen, H. Nat. Chem. 2012, 4, 443. doi: 10.1021/jp0619787

    32. [32]

      Pei, Y.; Zeng, X. C. Nanoscale 2012, 4, 4054. doi: 10.1039/C2NR30685A

    33. [33]

      Jin, R. Nanoscale 2015, 7, 1549. doi: 10.1039/C4NR05794E

    34. [34]

      Liu, C.; Pei, Y.; Sun, H.; Ma, J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15809. doi: 10.1021/jacs.5b09466

    35. [35]

      Jiang, D.; Overbury, S. H.; Dai, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8786. doi: 10.1021/ja402680c

    36. [36]

      Pei, Y.; Gao, Y.; Shao, N.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13619. doi: 10.1021/ja905359b

    37. [37]

      Pei, Y.; Tang, J.; Tang, X.; Huang, Y.; Zeng, X. C. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1390. doi: 10.1021/acs.jpclett.5b00364

    38. [38]

      Pei, Y.; Pal, R.; Liu, C.; Gao, Y.; Zhang, Z.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3015. doi: 10.1021/ja208559y

    39. [39]

      Akola, J.; Walter, M.; Whetten, R. L.; Häkkinen, H.; Grönbeck, H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3756. doi: 10.1021/ja800594p

    40. [40]

      Pei, Y.; Gao, Y.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7830. doi: 10.1021/ja802975b

    41. [41]

      Malola, S.; Lehtovaara, L.; Knoppe, S.; Hu, K.; Palmer, R. E.; Bürgi, T.; Häkkinen, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19560. doi: 10.1021/ja309619n

    42. [42]

      Pei, Y.; Lin, S. S.; Su, J.; Liu, C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19060. doi: 10.1021/ja409788k

    43. [43]

      Xu, W. W.; Gao, Y.; Zeng, X. C. Sci. Adv. 2015, 1, e1400211. doi: 10.1126/sciadv.1400211

    44. [44]

      周洋, 李志敏, 郑凯, 李杲.物理化学学报, 2018, 34(7), 786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201709292Zhou, Y.; Li, Z. M.; Zheng, K.; Li, G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34(7), 786. doi: 10.3866/PKU.WHXB201709292

    45. [45]

      祝敏, 李漫波, 姚传好, 夏楠, 赵燕, 闫楠, 廖玲文, 伍志鲲.物理化学学报, 2018, 34(7), 792. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710091Zhu, M.; Li, M. B.; Yao, C. H.; Xia, N.; Zhao, Y.; Yan, N.; Liao, L. W.; Wu, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34(7), 792. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710091

    46. [46]

      孙国栋, 康熙, 金山, 李小武, 胡大乔, 汪恕欣, 朱满洲.物理化学学报, 2018, 34(7), 799. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710124Sun, G. D.; Kang, X.; Jin, S.; Li, X. W.; Hu, D. Q.; Wang, S. X.; Zhu, M. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34(7), 799. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710124

    47. [47]

      Tominaga, C.; Hikosou, D.; Osaka, I.; Kawasak, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34(7), 805. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710271

    48. [48]

      刘鸣华.物理化学学报, 2018, 34(6), 553. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710301Liu, M. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34(6), 553. doi: 10.3866/PKU.WHXB201710301

    49. [49]

      Xu, W. W.; Zhu, B.; Zeng, X. C.; Gao, Y. Nat. Commun. 2016, 7, 13574. doi: 10.1038/ncomms13574

    50. [50]

      Xu, W. W.; Zeng, X. C.; Gao, Y. Chem. Phys. Lett. 2017, 675, 35. doi: 10.1016/j.cplett.2017.03.001

    51. [51]

      Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; et al. Gaussian 09, revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.

    52. [52]

      Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865

    53. [53]

      Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Re v. B 1988, 37, 785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785

    54. [54]

      Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270. doi: 10.1063/1.448799

    55. [55]

      Wadt, W. R.; Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1985, 82, 284. doi: 10.1063/1.448800

    56. [56]

      Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299. doi: 10.1063/1.448975

    57. [57]

      Von Ragué Schleyer, P.; Maerker, C.; Dransfeld, A.; Jiao, H.; van Eikema Hommes, N. J. R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6317. doi: 10.1021/ja960582d

    58. [58]

      Cheng, L.; Yuan, Y.; Zhang, X.; Yang, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9035. doi: 10.1002/anie.201302926

    59. [59]

      Xu, W. W.; Li, Y.; Gao, Y.; Zeng, X. C. Nanoscale 2016, 8, 7396. doi: 10.1039/C6NR00272B

    60. [60]

      Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508. doi: 10.1063/1.458452

    61. [61]

      Delley, B. J. Chem. Phys. 2003, 113, 7756. doi: 10.1063/1.1316015

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  6
  • 文章访问数:  1611
  • HTML全文浏览量:  254
文章相关
  • 发布日期:  2018-07-15
  • 收稿日期:  2017-10-11
  • 接受日期:  2017-11-02
  • 修回日期:  2017-11-01
  • 网络出版日期:  2017-07-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章