溴化银团簇的同位素性质研究及其应用

金属与半导体纳米颗粒的量子尺寸效应（QSE）研究因其在超导、可见光发射、量子点器件和工业催化剂中的应用而受到相当关注。半导体 AgBr 纳米颗粒的 QSE 性质已对直径大于三纳米的团簇进行了充分表征，而直径小于 3nm 量子尺寸区间团簇的 QSE 研究历来难以描述，原因在于弱的光吸收以及难以维持团簇在小尺寸范围以避免自聚集。此类困难阻碍了在许多自然与工程过程中探测这些小团簇的性质。我们先前对通过囊泡电穿孔制备、使用直接激光解吸——飞行时间——质谱（DLD-TOF-MS）的溴化银离子团簇的研究已成功揭示了团簇结构与紫外吸收带移之间的关系。转折点经实验确定为 $(Ag_3Br_2)^+$，接近于理论预言。尽管有这些成功，仍有大量问题未获解答。这些未回答问题包括为何 DLD-TOF-MS 谱显示不对称的团簇指纹峰？为何大团簇的 DLD-TOF-MS 谱强度低得多？为何团簇紫外吸收有如此宽的带且需很长时间才能观察到带移？在本文中，我们重新审视先前的理论工作，并用分子团簇生长区间中的对称性与概率原理系统性地回答上述问题。我们还讨论了溴化银团簇的同位素性质，以及基于近期发现的同位素原子在与暗物质相互作用时可能发生衰变而其在暗物质探测中的可能应用。