小金属团簇由于其优异的催化活性已被研究了几十年。结果发现，小金属团簇的边缘催化活性最强。然而，对团簇内单个原子的化学反应活性的直接测量尚未见报道。铁是一种很重要的催化材料，与许多过渡金属相比，铁具有相对无毒，低成本、可大量获得和可持续的优势。此外，铁在自然界中经常被用作生物催化剂，因此，它在有机合成中很重要。到目前为止，仅研究了铁团簇的化学反应性与团簇尺寸的关系。但是，这些集体研究并未揭示原子级的化学反应性，因此，缺少团簇内活性位的定位。

有鉴于此，雷根斯堡大学的Julian Berwanger等人合作结合扫描探针显微镜中CO端接探针的高分辨率能力，以及它们探测单个铁原子上的化学键力的能力，在原子尺度上研究了1到15个原子的原子组装铁团簇的化学反应活性。

本文要点

1）将非接触式原子力显微镜（NCAFM）与CO探针技术相结合，以可控的方式一个原子一个原子地组装小的Fe团簇。

2）研究发现，在平坦Fe团簇内单个原子的化学反应活性不取决于团簇的大小，而是取决于被研究原子的配位数。化学键的强度随着原子的配位数的增加而降低。因此，它对于单个铁原子是最强的。这一发现与台阶边缘作为各种材料活性位点的认识相一致。

3）通过一个原子一个原子地测量化学键的强度来确定铁原子团簇内的局部化学反应活性。还将单个原子的力谱与原子力显微镜图像相结合来解释所研究的铁原子簇的原子对比度。

总之，研究发现利用CO尖端可以选择性地探测小金属团簇内单个金属原子的化学反应活性，为金属团簇催化活性的研究也提供了一种新的技术手段。

参考文献：

Julian Berwanger et al. Atomically Resolved Chemical Reactivity of Small Fe Clusters. Phys. Rev. Lett., 2020.

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.096001

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.096001