合金纳米团簇超级综述-上海纳孚生物科技有限公司

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金荣超/朱满洲Chem. Soc. Rev.：合金纳米团簇超级综述

▲第一作者：康熙；李颖薇；通讯作者：朱满洲教授；金荣超教授

通讯单位：安徽大学，卡耐基梅隆大学

论文DOI：10.1039/C9CS00633H

金属纳米团簇是尺寸介于金属配合物与金属纳米颗粒之间的一类重要材料（图1），在近年受到了广泛关注。这类纳米材料具有原子级别精确的结构，为细致研究纳米颗粒的构性关系提供了完美的模板。由于量子尺寸效应，金属纳米团簇表现出与结构和尺寸密切相关的物化性质，往往一个原子的改变就会导致团簇材料电子结构与物化性质的剧变，这为这类纳米材料的理论研究和实际应用提供了巨大的样本库。

▲图1. 金属团簇化学研究范围

合金化作为一种最常用的调控金属材料性能的手段，在青铜时代就已经被冶金术士所掌握。在纳米团簇科学中，合金化策略也被广泛应用于制备具有更优异性质以及更广泛应用的团簇材料。对金属纳米团簇合金化的研究具有高广度和高深度两个特点：（1）高广度：对合金纳米团簇的研究开始于团簇化学建立初期，并随着团簇化学的发展沿袭至今；（2）高深度：杂金属原子的掺杂模式以及对团簇材料性质的影响随团簇模板或杂原子种类的改变而有所不同，衍生出众多团簇合金化研究方向（图2）。总的来说，合金纳米团簇已在团簇化学中占据了重要的一席之地，对其研究成为团簇化学发展的主要推动力量之一。

▲图2. 金属纳米团簇的合金化途径

近日，美国卡耐基梅隆大学的金荣超教授课题组与安徽大学的朱满洲教授课题组展开合作，对合金纳米团簇的发展在控制合成、精确结构、物化性质、实际应用等角度进行了全面综述（图3）。由于纳米团簇合金化方式与团簇结构密切相关，他们首先分别对不同团簇模板（如Au₂₅，Ag₃₈，Ag₂₉，Ag₄₄等）的合金化进行了归纳与分析。他们还总结了其余具有特殊构型或特殊掺杂模式的合金纳米团簇。接下来详细阐述了合金化对团簇材料的光学性质、电化学性质、磁性、手性、稳定性、以及反应活性的影响，并归纳出一系列这类纳米材料的原子级别精确的构性关系。此外，进一步讨论了合金纳米团簇在催化、化学传感、生物标记等领域的应用。在综述的最后，提供了一些合金纳米团簇的发展重点、难点以及后续研究方向。