综述:刺激响应性货币金属纳米团簇

【字体: 时间:2025年07月04日 来源:Coordination Chemistry Reviews 20.3

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  这篇综述系统阐述了金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等货币金属纳米团簇(NCs)的刺激响应特性,聚焦温度、光、压力、溶剂、化学剂和电六类刺激触发的结构动态变化(如异构化、主客体相互作用),揭示了其原子级精准结构调控机制,为开发多功能纳米材料(如分子开关、生物传感器)提供理论支撑。

  

温度响应性NCs
温度作为标量刺激可通过调节吉布斯自由能驱动纳米团簇(NCs)的结构异构化。例如,Au25(SR)18团簇在升温时发生配体重排,导致荧光从红光蓝移至绿光(热致变色现象),这种熵/焓调控的转变行为为温控光学器件设计提供了范例。

光响应性NCs
光子能量可精准触发NCs的配体异构化或金属核重构。含偶氮苯配体的Ag14团簇在紫外/可见光交替照射下发生可逆的顺反异构,伴随荧光开关效应;而Au38(SC2H4Ph)24则通过光激发引发金属-配体电荷转移(MLCT),实现发光颜色从橙红到深红的动态调控。

压力/机械响应性NCs
高压可显著增强团簇间金-金(Au···Au)相互作用。实验显示,对[Au6(PPh3)6]2+施加5 GPa压力后,其磷光量子产率提升20倍,这种压力诱导的发光增强源于金属键压缩导致的能隙优化。

溶剂响应性NCs
溶剂极性直接调控NCs的组装行为。Cu8簇在甲醇中呈离散态发射蓝光,而在丙酮中通过π-π堆积形成一维链状结构,红光发射强度激增,该特性被用于挥发性有机化合物(VOC)传感。

化学响应性NCs
pH值变化可引发配体质子化/去质子化。Au22(glutathione)18在酸性条件下发生硫醇配体解离,导致核结构从二十面体转变为面心立方,伴随手性信号反转,这种动态响应在生物标志物检测中具应用潜力。

电响应性NCs
外加电压可定向氧化团簇内核。Au36(SCH3)24在1.2 V电位下发生[Au4]2+单元解离并重排为导电聚合物链,电导率提升104倍,为分子电子器件开发开辟新途径。

总结与展望
当前挑战在于开发多刺激协同响应NCs体系,如光-热双响应型Ag-Au异金属簇。结合机器学习预测团簇构效关系,未来或可定制用于靶向给药(如pH/温度触发释药)或活体成像的智能纳米探针。

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