金纳米团簇具有确定的组成与结构，是理解结构与功能关系的理想体系。其中，具有发光性质的金纳米团簇近年来受到了广泛的关注，特别是谷胱甘肽配体保护的Au22(SG)18因性能优越而备受关注。人们对Au22(SG)18开展了广泛的研究并将其应用在许多领域，然而其分子结构却一直是一个迷。最近，清华大学的王泉明教授（点击查看介绍）团队与湘潭大学的裴勇教授（点击查看介绍）团队合作，采用MeOH/NaOH的还原体系，成功获得了叔丁基乙炔配体保护的金纳米团簇Au22(tBuCC)18，并利用X射线单晶衍射的方法测定了其结构。该结构从侧面支持了裴勇教授等人对Au22(SG)18结构预测的准确性。变温发射光谱研究发现Au22(tBuCC)18表现出有趣的热致发光变色的行为，该行为与热激活延迟荧光 (TADF) 的产生有密切的关系。
纯炔配体保护的Au22(tBuCC)18团簇的具体结构可以分为三个部分，核心的双四面体沙漏型Au7单元，围绕在Au7腰部的[Au6(tBuC≡C)6]环状炔金单元，以及三个型的[Au3(tBuC≡C)4]订书钉结构。该结构与裴勇教授等人对Au22(SG)18的结构预测非常接近，仅需将硫醇配体换成炔配体即可。裴勇教授团队对Au22(tBuCC)18进行了TDDFT理论计算，得到化合物的电子结构并将低能吸收峰归属为Au原子d轨道向sp轨道的电子跃迁。
在对Au22(tBuCC)18粉末进行变温发射光谱测试时，发现该化合物随着温度从低温升高到常温（80-290K）时，发光能量有明显的蓝移，而且出现了温度越高，发光强度增强的反常的现象。结合发光寿命的研究以及对有氧无氧条件下发光行为的比较，认为该热致发光变色是由于热激活延迟荧光的产生造成的。也就是说，低温下的低能量磷光随温度升高发生热激活，产生高能量的延迟荧光。变温发光寿命的拟合结果表明S1和T1态的能量差别很小（0.037eV），支持TADF的机理。这种热致发光变色行为还是第一次在金纳米团簇体系中观察到。该工作表明金属纳米团簇还有许多未知的可能等待人们去发现。
相关工作发表于Angew. Chem. Int. Ed.上。
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Total Structure Determination of Alkynyl-Protected Gold Nanocluster Au22(tBuC≡C)18 and the Thermochromic Luminescence
Xu-Shuang Han, Xinqi Luan, Hai-Feng Su, Jiao-Jiao Li, Shang-Fu Yuan, Zhen Lei, Yong Pei, Quan-Ming Wang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201912984
导师介绍
裴勇教授，主要从事贵金属纳米团簇的结构和物性的基础理论计算化学研究，近年来在配体保护金纳米团簇的结构、光学和催化性质等方面开展了较为系统深入的理论计算化学研究工作，研究工作得到国家自然科学基金优青（2014年）、面上等项目资助。在Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed. 等刊物发表SCI收录研究论文130余篇。曾两次担任国际学术期刊客座编辑：英国皇家化学会Nanoscale期刊“Metallic Clusters”（2012年）和美国化学会Accounts of Chemical Research期刊“Toward Atomic Precision in Nanoscience”（2018）特期的客座编辑，撰写研究综述论文3篇。三篇金纳米团簇相关研究论文被美国化学会Chemical & Engineering News作为研究亮点报道。
https://www.x-mol.com/university/faculty/14259
王泉明，清华大学教授，国家杰出青年基金获得者（2011）。1989年和1992年分别获得厦门大学化学系理学学士和硕士学位。1992年到中国科学院福建物质结构研究所工作。1998年赴香港中文大学化学系攻读博士，并于2001年获博士学位。2001年至2005年间，分别在香港中文大学化学系、美国Rochester University化学系以及美国加利福利亚大学河滨分校（UC Riverside）化学系开展博士后研究。2005年回国，任厦门大学化学化工学院教授。2015年6月至今，任清华大学化学系教授、博导。现为中国晶体学会理事、《无机化学学报》编委。
主要从事金属团簇化学研究，特别是金、银团簇的结构修饰与性能调控，具体包括：发展高核银簇合成的阴离子模板法，探索金银团簇的特殊反应性，开发基于金银团簇的磷光分子材料，以及金（银）纳米团簇的结构和性能研究。主持国家基金委杰青项目、重点项目、面上项目、重大研究计划培育项目等。在Acc. Chem. Res.、 Sci. Adv.、 J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed. 等刊物发表学术论文一百余篇。
https://www.x-mol.com/university/faculty/45910
（本稿件来自Wiley）
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