KAUST 的研究人员创造了具有完美立方体形状的铜纳米材料，它们在组合在一起时会形成整齐排列的堆叠。通过合理设计开发的长方体铜纳米团簇是奇异纳米材料家族的新成员，该家族已显示出许多有希望的特性，但仍然很难制造。

“铜纳米材料是一类在光致发光和催化领域表现出有用特性的材料，”领导这项研究的 Osman Bakr 实验室的博士后 Ren-Wu Huang 说。人们对合成新的铜纳米材料以了解其结构如何影响其功能非常感兴趣。

具有原子级精确结构的铜纳米团簇是少数可以在原子水平上提供此类见解的铜纳米材料之一，因为它们的总结构可以通过单晶 X 射线衍射确定。“然而，铜纳米团簇的合成仍然是一个巨大的挑战，与由其姊妹金属银和金制成的纳米团簇相比，其发展速度缓慢，”黄补充道。

在他们的最新工作中，该团队旨在制造富氢多氢化铜纳米团簇(PCN)。“为了创建长方体形状的纳米团簇，我们将三苯基膦 (Ph3P) 添加到我们的合成反应系统中，”Bakr 说。基于先前合成的 PCN 结构，该团队预测具有刚性圆锥结构的三苯基膦将有助于创建具有长方体形状的新纳米簇。

该团队从反应混合物中分离出的深橙色块状晶体确实证明是一种具有预测立方体形状的新型 PCN 结构。单晶 X 射线衍射表明，每个纳米团簇的中心含有 23 个铜原子。围绕这个核心的是八个三苯基膦基团，形成了立方体的八个角。

引人注目的是，每个深橙色晶体都由多个长方体纳米团簇组成，它们以完美对齐的行和列整齐地堆叠在一起。“我们发现长方体形状与簇间非共价键相互作用(如氢键和范德华相互作用)之间的微妙协同作用是纳米簇独特的简单立方自组装的主要驱动力，”黄说。

尽管该团队有最新发现，但铜纳米团簇的研究仍处于起步阶段。“关于簇的生长机制、结构演化和结构-性质关系的关键问题还有待解决，”巴克尔说。“我们的目标是阐明这些问题，并继续利用集群的潜力进行重要的催化反应。”

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