胶体半导体纳米晶（NCs）作为光电和能量转换器件的构筑材料、生物成像的荧光团，以及光催化剂等引起了人们的广泛关注。无机NCs通常由有序的晶核和表面原子组成，这些原子通常被有机配体钝化以提供胶体稳定性。通过改变组成、大小/形貌，和表面配体，可以方便地调节NCs的化学性质、光学性质和电学性质。不幸的是，NC表面的无序和不规则特性使其在实验研究中具有一定的挑战性。

近日，美国爱荷华州立大学Aaron J. Rossini，Javier Vela报道了采用动态核极化（DNP）固体核磁共振（SSNMR）技术研究了以羧酸配体为封端的闪锌矿CdSe NCs的表面结构。

参考文献

1）1D ¹¹³Cd和⁷⁷Se交叉极化魔角旋转（CPMAS）NMR谱显示NCs表面的Cd和Se原子以及位于表面以下的块状环境中的Cd和Se原子有明显的信号。而¹¹³Cd交叉极化魔角翻转（CP-MAT）实验则确定了NCs表面的CdSe₃O、CdSe₂O₂和CdSeO₃ Cd配位结构，其中的氧原子可能来自配位的羧酸盐配体。

2）研究人员通过DNP促进的天然同位素丰度2D同核¹¹³Cd−¹¹³Cd和⁷⁷Se−⁷⁷Se和异核¹¹³Cd−⁷⁷Se标量关联固体NMR实验的灵敏度增益揭示了Cd和Se原子的连接性。

3）利用⁷⁷Se{¹¹³Cd}标量异核多量子相干实验选择性地测量了单键⁷⁷Se−¹¹³Cd标量耦合常数（1J(⁷⁷Se，¹¹³Cd)）。在了解1J(⁷⁷Se，¹¹³Cd)的基础上，利用异核⁷⁷Se{¹¹³Cd}自旋回波(J-分辨) NMR实验确定了Cd原子与Se原子的键数，反之亦然。J-分辨实验直接证实了CdSe NCs上主要的Cd和Se表面物种分别具有CdSe₂O₂和SeCd₄化学计量比。

考虑到闪锌矿CdSe的晶体结构以及片晶和球体的固体NMR数据的相似性，研究人员认为：球形CdSe NCs的表面主要由{100}面组成。此外，这种方法适用于获得各种主族半导体纳米颗粒的详细表面结构。

参考文献

Yunhua Chen, et al, Revealing the Surface Structure of CdSe Nanocrystals by Dynamic Nuclear Polarization-Enhanced77Se and113Cd Solid-State NMR Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c03162

https://doi.org/10.1021/jacs.1c03162