金属基纳米材料作为举足轻重的一类催化剂材料，在燃料化学品生产、燃料电池和环境污染治理等领域具有重要的应用价值。为提升金属纳米材料的催化性能，研究人员研发了一系列尺寸、组成和形貌调控策略。近年来，研究人员发现金属纳米粒子的电荷状态是影响其催化性质的重要因素。然而，如何精准定量单个金属纳米粒子的电荷状态，包括电性和所带电荷的数量，成为该研究领域的一项难题。

近日，西安交通大学前沿院高传博教授和上海科技大学电子显微技术专家Osamu Terasaki教授合作团队受《科学》（Science）期刊邀请，以《数数单个金属纳米粒子内的电荷数》（Counting charges per metal nanoparticle）为题发表了观点文章，解析了电子全息术在单颗粒纳米粒子电荷状态精准测定方面的最新进展。

金属纳米粒子电荷状态的测定在近几年取得了重要进展。2015年，德国埃尔朗根-纽伦堡大学Jörg Libuda教授结合光电子能谱和扫描隧道显微镜技术，测定了二氧化铈负载的多个铂纳米粒子所带的平均电荷量。然而，该技术无法精准给出单个铂纳米粒子的电荷状态。近日，日本九州大学Yasukazu Murakami教授发展了基于透射电子显微镜的电子全息术，通过电子德布罗意波相位差的观测和分析，实现了对于二氧化钛负载的单颗粒金纳米粒子电性和电荷量的精准测定。本团队在观点论文中具体分析了这一电子全息术新方法，解析了该技术对于理解金属纳米粒子的微观电子特性及其催化性质的重要价值，并结合前期成果提出了新见解。团队认为，这项电子全息术可应用于测定种类多样的纳米材料和纳米结构（如多孔开放骨架材料）的电荷状态，有望为氢气和二氧化碳的存储和释放机制提供新的理解。该技术还可能拓展到对于材料中电子自旋状态进行亚纳米级表征，从而为磁性纳米材料的微观解析提供了新手段。

Science观点论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade6051

高传博教授

团队简介：高传博，2009年获上海交通大学应用化学博士学位和瑞典斯德哥尔摩大学结构化学博士学位，2010-2012年于美国加州大学河滨分校从事博士后研究，2012年9月起任西安交通大学前沿科学技术研究院教授，入选西安交通大学青年拔尖人才支持计划和仲英青年学者。长期从事金属纳米材料的精准合成及其催化性质的研究工作。在Chem Rev、Chem、Nat Commun、JACS、Angew Chem、Nano Lett、ACS Nano等国际权威学术期刊发表论文76篇，SCI引用4100余次，h指数为36。入选2018年度英国皇家化学会“新锐研究者”，爱思唯尔2020年“中国高被引学者”。

课题组主页：http://gaochuanbo.gr.xjtu.edu.cn

文字：前沿院