Small:金纳米团簇中的表面配体设计

受配体保护的金纳米团簇(Au Nanoclusters)是一种超小金纳米颗粒。由于其原子级精确的超小尺寸和独特的类分子性质,金纳米团簇在过去十年中引起了人们的广泛研究兴趣,并在催化,化学传感,生物成像及杀菌领域有着广泛的应用。

配体是团簇化学中极为重要的一部分,它除了能提供保护作用防止团簇聚集外还可以通过和金原子之间的界面化学作用影响团簇的结构和性质。更重要的是,配体作为团簇和外部环境(比如溶剂,反应物,产物以及细胞等)接触并相互作用的表面,其结构和性质也直接决定着团簇的应用。因此正确地认识配体对于团簇的合成过程,结构及性质的影响,并提出针对不同应用需求的配体设计策略,对于指导团簇的合成及发展有着重要的意义。基于此,新加坡国立大学谢建平教授课题组近日在Small上发表了题为“Ligand Design in Ligand-Protected Gold Nanoclusters” 的综述文章(DOI:0.1002/smll.202004381),对配体在金纳米团簇中的影响和和设计思路进行了系统的阐述。

至今为止,研究人员已经开发出了相当丰富的配体种类用于合成单一组分的金纳米团簇,比如硫醇配体,硒醇配体,膦和炔基配体等。本文中,作者将这些配体的结构分为了三个部分:1)锚点,主要由与金原子有配位作用的原子或官能团组成;2)配体主体,主要由不同的烷烃链或芳香环组成;3)功能基团,在水相金纳米团簇中主要为醋酸根。作者基于配体的这三个部分分别地阐述了配体对金纳米团簇的合成,金核内部及表面结构,光学性质,稳定性及化学反应性的影响,并提出了针对不同性质需求的配体设计思路,为实现金团簇的表面工程化进而开发其潜在应用提供了指导。最后,作者又系统地总结了当前配体在金团簇合成,结构和性质中的研究热点和难点,比如精准控制双配体保护的金团簇的配体比例,丰富金团簇表面的功能基团以及揭示金团簇催化机理及其活性位点等等。