由于超小的纳米尺寸，理解大约1纳米大小的金属颗粒之间的电荷传输是一个巨大挑战。但这在创新材料的发展中具有重要意义，因为这些材料可以替代传统的半导体，传统的半导体在大约10纳米厚度以下是绝缘的并且不稳定。近日，中科院固体物理所Zhikun Wu，Zhi Zeng，Nan Xia，重庆大学Qing Tang等研究了具有确定的成分和结构的原子精确的金纳米团簇，旨在建立导电性和颗粒间距之间的数学关系。

本文要点：

1）通过使用高压原位电阻特性测试、同步辐射X射线衍射（XRD）和Murnaghan状态方程，作者实现了这一目标。基于这种精确的相关性，预测当颗粒间距减小到约3.6 Å时，Au₂₅(SNap)₁₈（SNap：1-萘硫酸酯）固体的导电性与体积银相当。

2）此外，研究揭示了共存的、竞争性的隧道传输和非相干跳跃电荷传输机制，与先前报道的机制不同。

3）引入具有共轭结构的配体、调节金属纳米团簇的结构以及使用高压技术，这些因素共同提高了导电性。因此，作者通过霍尔测量确定了电荷载体的类型。

该研究为金纳米团簇固体中的电荷传输提供了宝贵的见解，代表了金属纳米团簇半导体研究的重要进展。

Shiyu Ji, et al. Coexistent, Competing Tunnelling, and Hopping Charge Transport in Compressed Metal Nanocluster Crystals. J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07007

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07007