金纳米棒的生长机制：分子动力学模拟揭示的尖端-表面曲率效应

摘要： 理解金纳米棒（AuNRs）在胶体合成过程中的各向异性生长机制对于控制纳米晶体的尺寸和形貌至关重要，从而能够调控其性能以应用于广泛的研究和技术领域。为探究十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）包覆层在AuNRs各向异性生长机制中的作用，我们采用分子动力学（MD）模拟方法构建了计算模型——该模型明确考虑了金表面曲率对CTAB吸附的影响，从而区分了平坦表面与弯曲表面（分别代表生长中AuNRs的侧面和尖端晶面）上的CTAB排布差异。研究证实：相较于平坦表面，弯曲表面会产生更低的CTAB覆盖密度和更大的胶束间隙。通过伞形采样模拟，我们测定了自由能分布曲线，证实弯曲表面环境更利于[AuBr2]?物种从溶液向金表面迁移（相比平坦表面）。无偏置的长程分子动力学模拟也验证了伞形采样结果。因此，[AuBr2]?通过尖端环境的扩散比侧面环境更有利。这表明表面曲率是各向异性生长机制的关键要素。