由羧酸酯保护的原子级精确PbSe纳米晶体

《Journal of the American Chemical Society》：Atomically Precise PbSe Nanocrystal Protected by Carboxylates

原子级精确控制铅基半导体纳米晶：通过可替换羧酸配体（R=4-叔丁基苯基甲基）实现了Pb68Se28O8(O2CR)64纳米晶的稳定结构，其扩展八面体核心暴露Pb-rich (111)面，每个面含Pb-O2?配位结构增强表面稳定性，配体呈现六种结合模式并自组装O(111)层。该模型系统为铅基纳米晶精准设计奠定基础。

　　

基于铅的半导体纳米晶体（NCs）是能源和信息纳米技术的多功能构建模块。然而，对这些纳米晶体进行原子级控制仍然是一个重要的挑战。在这里，我们报道了一种在带有不稳定羧酸配体的PbSe纳米晶体上实现原子级精确控制的方法：Pb₆₈Se₂₈O₈(O₂CR)₆₄（R = 4-tert-丁基苯基）。这种尺寸为1.8纳米的纳米晶体在564纳米处具有精确的激子吸收，在746纳米处具有发射特性。其核心采用扩展的八面体结构，仅暴露出富含铅的（111）晶面。出乎意料的是，每个晶面上都存在一个“悬挂”的铅原子，该铅原子通过一个氧基团（O^2–）固定，形成了具有显著双极性结合亲和力的Pb–氧基结构（Pb²⁺–O^2–），从而稳定了表面的铅–羧酸网络。我们识别出了六种不同的羧酸结合模式：其中，锚定型羧酸钝化了晶面，而桥接型羧酸则钝化了晶边位点。重要的是，配体的主要结合氧原子能够自组装成有序的O(111)吸附层。这种原子级定义的PbSe纳米晶体为基于铅的纳米晶体的精密工程提供了模型系统。