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本章工作提出了一个新颖的范例:在制备过程中金属镓(Ga)的表面结构和堆积行为可以被一些有机小分子显著地影响(乙醇,丙酮,二氯甲烷和乙醚).这种影响的程度强烈地依赖于分子的极性.特别的是,一系列新颖的由Ga和大环主体(环糊精,CD)组成的原子一分子聚集体被制备并被不同的技术表征.一个对制备的Ga样品与纯Ga全面的比较和分析显示出了原子一分子相互作用驱动的Ga的结构、相变和磁学改性的重要和稀罕的信息,第一,不同的Ga样品之间在微观结构和电子结构上有一个较大的差异,第二,差示扫描量热法分析让我们认为Ga原子被CD腔的庇护作用所保护(例如在CD存在的条件下一系列Ga的亚稳相的出现).第三,与纯Ga相比聚集体中的金属Ga表现出有趣的磁性,例如均衡的零场冷和场冷磁化过程,在磁化过程中磁化强度对温度和磁场敏感度的提升以及磁滞曲线形状的大幅变化.这些Ga的结构转变和物理性质的重大改变对金属原子和有机分子之间的原子一分子相互作用提供了一个新的理解.
本章工作提出了一个新颖的方法来制备一维(1D)镓(Ga)纳米丝带,即通过主体分子杯[6]芳烃(CA-6)作为模板使用一个容易的、一步的低温化学溶剂浴方法.场发射电子显微镜和透射电子显微镜显示整齐的1DGa纳米丝带材料(Ga-a)可以在CA-6存在的条件下构建,并且丝带结构的形成强烈地依赖于掺杂比例和处理时间,我们的数据显示CA-6不寻常的效果是以下两个因素的叠加:腔的外表面的高密度的OH基和一个合适的腔的直径,特别的是,这个规整的1DGa纳米丝带材料与使用杯[4]芳烃,y-CD和18-冠-6等主体分子获得的三维Ga材料相比展现出与众不同的电子结构和不寻常的磁性.例如,通过X-射线光电子能谱分析发现在所有的Ga材料中,整齐的1D纳米材料的Ga壳层具有最低的电子密度.这个结果表明相对于其它的主.客体系统,在Ga原子与CA-6分子之间存在这一个更强的分子-原子相互作用.更重要的是,在外磁场的条件下规整的1DGa纳米丝带材料展示出一个从抗磁到顺磁的磁性变迁,这与其它所有的三维的Ga材料和所有的不规则的Ga纳米丝带材料的情况完全不同.金属中的这样的一个转变是新颖的并在材料化学中具有特别的用处,因为它可以让金属纳米晶体的磁性发生显著的改变.最后,吸附在这个1DGa纳米丝带材料表面的有机分子的一个强的表面增强拉曼散射被观察到.总之,我们相信本工作开辟了一个制备1D金属基纳米材料的新的方法.