研究团队报道了第一个二十面体超原子银纳米团簇Ag13及其类似物Au13。研究了Ag13演变为Au13过程中光学性质的变化,并通过瞬态光谱和理论计算揭示了两者光学性质起源的差异。该项研究由郑州大学化学学院臧教授带头。
在利用具有强刚性和螯合能力的多齿膦配体构建金属纳米团簇时,他们捕获了一个二十面体超原子银纳米簇Ag13,这种团簇通常存在于银纳米簇的核心中,这是首次发现它以完整的银纳米簇形式存在。
有趣的是,Ag13团簇在固态下会发出明亮的光,而在液态下则不发光,“这是聚集诱导发射的典型特征”,Zang教授说。
由于将金原子掺杂到银团簇中可以有效调控团簇的发射,研究人员通过掺杂不同量的金原子获得了三类合金团簇(AunAg13-n),并通过质谱分析证明了这一点。令人欣喜的是,它们的发射波长和量子产率随着金含量的增加而增加。
为了进一步研究金原子完全取代引起的光学性质变化,研究人员构建并获得了Au13团簇,它是Ag13的类似物。理论计算证实,Ag13和Au13的发光分别来源于局域激发态,而合金团簇的发光来源于局域激发态和电荷转移态。
同时,基于Au13明亮的发光特性,利用两亲性聚合物对Au13进行包覆,保证了结构和性能不被破坏,成功实现了低、高质量的生物成像,拓展了发光金纳米簇在生物领域的功能应用前景。
该研究不仅填补了二十面体超原子银纳米团簇的空白,更重要的是构建了一双新的金属纳米团簇类似物,可以在原子水平上研究由于金属种类差异引起的团簇光学性质,为金属纳米团簇的发光调控提供了新的模型和机制。
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