Angew. Chem. :兼具近红外光热和荧光特性的棒状Au52(SR)32和Au66(SR)38团簇

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近红外光又称“生物光谱窗口”,具有深层的生物组织穿透性以及低光损等优点,在光致发光成像、光热治疗等生物医学应用中展现出广阔的前景。近来,超小尺寸的棒状金纳米团簇材料在具有非金属性的同时,也表现出类似等离子体的激子特性,即各向异性的金核能引发强烈的纵向激子跃迁;因而,棒状金纳米团簇能够在近红外区表现出很强的吸收特性,从而为近红外光热和荧光响应提供机会。


虽然一味增加长度能使团簇的低能量吸收峰不断向近红外窗口移动,但过长的金核也会导致该团簇在激光照射下出现变形和塌陷现象,进而引起稳定性和性能下降等问题。因此,获取高稳定性且同时能在近红外窗口出现性能(光热、荧光)响应的棒状金纳米团簇是团簇科学需要攻克的难题之一。


近来,中国科学院合肥物质科学研究院伍志鲲团队,成功制备出两种新型的棒状金纳米团簇(Au52(SR)32和Au66(SR)38,SR = 硫醇),并揭示了两个团簇棒状金核的堆积方式。与细长的Au52(SR)32相比,Au66(SR)38在横向方向上增加了一个金原子层。因此,Au66(SR)38可以看作是Au52(SR)32的加宽版团簇。按照Au52(SR)32和Au66(SR)38的结构生长模式,作者预测了一系列呈周期性生长的棒状金纳米团簇。



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通过对两种纳米团簇的稳定性、吸收、发射和光热性能等方面进行探究,作者揭示出横向尺寸的增加也影响棒状金纳米团簇的电子结构,并使低能量吸收峰向更远波段红移,大的长径比不一定意味着更低能的吸收峰,但在这里吸收强度却与长径比成正关联。从稳定性来看,大的长径比不一定导致稳定性降低,可能是稳定性由多个因素决定的原因,比如,电子结构也是影响稳定性的一个重要因素。在785纳米近红外光照射下,两个团簇均伴有光热和荧光性能。与棒状Au52(SR)32相比,宽度更大的Au66(SR)38表现出更高的光热转换和较低的发射强度,暗示光热和发光在一定程度内互相竞争,进一步的动力学测试也证明了这一点。值得一提的是,当照射光的波长从785纳米转换成980纳米时,Au66(SR)38的光热转换效率基本不变,而Au52(SR)32几乎失去了光热效应。

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总的来说,这项工作对杆状团簇合成、结构演变和多功能化应用有重要的启发,可帮助人们更好地理解杆状团簇构效关系,促进相关研究和应用的开展。

文信息

Concomitant Near-Infrared Photothermy and Photoluminescence of Rod-Shaped Au52(PET)32 and Au66(PET)38 Synthesized Concurrently

Wanmiao Gu, Yue Zhou, Wenying Wang, Qing You, Wentao Fan, Yan Zhao, Guoqing Bian, Runguo Wang, Liang Fang, Nan Yan, Nan Xia, Lingwen Liao, Zhikun Wu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202407518



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