2024年1月18日，清華大學王泉明及中國科學技術大學周蒙共同通訊在Science 在線發表題為“Near-unity NIR phosphorescent quantum yield from a room-temperature solvated metal nanocluster”的研究論文，該研究提供了室溫溶劑化金屬納米團簇的近單位近紅外磷光量子產率。

　　金屬納米團簇是一種很有前途的近紅外(NIR)發射材料，但其室溫光致發光量子產率(PLQY)，特別是在溶液中，通常很低(<10%)。該研究檢測了Au22(t BuPhC≡C)18 (Au22)及其對應的合金Au16Cu6(t BuPhC≡C)18 (Au16Cu6)(其中t Bu為叔丁基，Ph為苯基)的光物理性質，發現銅(Cu)摻雜抑制了非輻射衰變(約60倍)并提高了系統間交叉率(約300倍)。

　　在室溫下，Au16Cu6納米團簇在脫氧溶液中表現出>99%的PLQY，在720納米至950納米處發射最大值，在氧飽和溶液中表現出61%的PLQY。實現近統一PLQY的方法可以使高發射金屬團簇材料的發展成為可能。在近紅外(NIR)區域(第一個近紅外窗口700至900 nm，第二個近紅外窗口1000至1700 nm)發射的發光團在生物成像和光通信等領域有應用。膠體量子點和有機熒光染料是目前被廣泛研究的兩種典型的NIR發射材料。

　　近年來，超小金納米團簇(Au NCs)已成為一類新型的NIR發射材料。這些結構明確的化合物可以使人們對潛在的光物理機制有一個基本的了解，這有助于合理合成具有改進和定制光學性質的團簇。鑒于其相對較低的毒性和較大的Stokes位移，出色的光穩定性和溶液可加工性，Au NCs在深層組織生物成像和溶液處理發光二極管中具有潛在的應用。

　　然而，這些NCs的光致發光量產率(PLQYs)通常很低，只有少數在正常溶劑下達到10%，包括N-雜環碳烯保護的Au13(在730 nm處約16%)，炔基保護的Au24(在925 nm處約12%)，Au42(PET)32 (PET為2-苯基乙烷硫化物，約12%，在875和1040 nm處雙發射)，以及Au38S2(S-Adm)20 (S-Adm為1-苯基乙烷硫化物，900 nm處約15%)。

　　迄今為止，大多數NCs在近紅外區域的PLQY較低(<1%)，這限制了它們的用途。在溶液中獲得近紅外區域的高PLQY是具有挑戰性的，因為根據能隙定律，發射器遭受高非輻射衰減率。具有高量子效率的材料，特別是接近統一的材料，一直是人們追求的目標。高發射材料可以實現尚未開發的應用，如高效發光太陽能聚光器和光學制冷。

　　該研究報道了一種合金金屬NC Au16Cu6 (t BuPhC≡C)18 (Au16Cu6)(其中t Bu是叔丁基，Ph是苯基)，它與Au22 (t BuPhC≡C)18 (Au22)是同結構的，并且在室溫下(RT)溶液中在近紅外區顯示出接近統一的磷光量產率。在去氧溶液中，Au16Cu6的PLQY >99%，是Au22的10倍。作者通過單晶x射線衍射，光物理測量和理論計算來研究摻雜效應，以確定幾何和電子結構與發光性質之間的關系。超快系統間交叉(ISC)和抑制的非輻射衰變是Au16Cu6獨特的光物理行為的基礎。

　　版權聲明：文章來源于網絡，由本平臺整合撰寫，版權歸原作者或平臺所有，分享只為學術交流，如有侵權請聯系刪除或整改，謝謝。