聚集诱导发光增强的铜簇

巯基诱导表面刻蚀得到铜簇,具有聚集诱导发光增强的性质

金属纳米簇由若干个原子组成,尺寸接近电子的费米波长。作为连接原子和纳米粒子的桥梁,金属纳米簇表现出独特的光、电、化学性质,如分裂的电子能级和分子类似的荧光。作为荧光团,和常规的染料和量子点相比,金属纳米簇具有良好的光物理性质,超小的尺寸,大的斯托克斯位移和低毒等优点。由于相对的化学稳定性,人们对金簇和银簇进行了广泛的研究。和金银相比,铜有价格便宜,地壳丰度高,来源广泛等诸多优点。然而,由于铜簇合成困难且在空气中容易氧化,合成发光铜簇仍是一个巨大的挑战,铜簇的研究仍处于起步阶段。制备原子级单分散的铜簇,可进一步深入研究独特的尺寸相关的性质,推进铜簇的实际应用。然而分离纯化后处理步骤繁杂,大大增加合成成本和时间。由于特定尺寸的纳米簇具有独特的稳定性,在巯基诱导刻蚀过程中可以“存活”下来,犹如自然法则中的“适者生存”,为合成原子级别单分散的纳米簇开辟了一条新的道路。

中国科学院长春应用化学研究所汪尔康院士研究团队发展了一种巯基诱导表面刻蚀铜纳米晶的方法得到了单分散的铜簇。这种方法简便快速,是一种普适的方法,可以合成所需巯基配体保护的铜簇。以配体谷胱甘肽为例,选择性得到了单分散的Cu2簇。有趣的是,得到的铜簇表现出聚集诱导发光增强效应。分散在水中,铜簇的荧光很微弱,加入不良溶剂乙醇,发生聚集后,量子产率增强14.7倍。合成的铜簇廉价,在室温条件下至少可存放一年,有望在传感、成像、光电等领域得到应用。