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金属纳米团簇(metallic nanoclusters,MNCs)是由 Au、Ag、Cu 或 Pt 等金属的几个至几百个原子组成的具有发光特性的分子级聚集体。与大尺寸的金属颗粒相比,其接近电子费米波长的尺寸(～0.5nm)使其具有离散的能级结构,从而具备类分子的特性,表现出特定的吸收和发射,弥补了金属原子和金属纳米颗粒之间的空缺。其特有的量子尺寸效应使其光学性质具有随粒径大小而变化的特性,这种特性使其发射光谱在可见光到近红外光区范围内可调谐。与传统发光材料(有机染料、半导体量子点等)相比,金属纳米团簇以其优异的光学性能(光稳定性好、大的斯托克斯位移等)和良好的生物兼容性而被广泛的应用到生物学领域,如细胞成像、生物标签、生物传感器等。目前,对发光金属纳米团簇的研究主要集中在开发简单易行的方案合成光学性能优异的纳米团簇以及将其应用到生物医学领域,对其发光机理的研究相对较少并且是十分有必要的。现有的对金属纳米团簇发光机理的解释过分的强调金属核心的作用,而团簇表面配体的电子化学结构在很多情况下被忽视了。本文主要以含羧基配体分子为模板,采用光致还原、化学还原等方案在不同条件下制备出具备不同光学性能的发光金属纳米团簇。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、X-射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、时间相关单光子计数(TCSPC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和动态光散射(DLS)等表征手段对合成纳米团簇的结构和性质进行分析研究。着重探究了团簇壳层上的配体和金属离子的行为对团簇发光性能的影响,并对金属团簇的发光机理进行了详细的讨论。主要研究内容如下:1.以聚甲基丙烯酸(PMAA)为模板,采用光致还原的方法一步制备了 PMAA包裹的银纳米团簇。通过对反应物配比、pH值、反应时间等实验参数的调控合成一系列光学性质不同的纳米团簇。主要研究了团簇表面配体和金属离子对发光的影响,提出了电荷转移跃迁(LMMCT)发光模型。2.以聚甲基乙烯基醚共聚马来酸(PMVEMA)、巯基乙胺(MEA)、还原型谷胱甘肽(GSH)为模板,采用模板法和配体刻蚀法制备了不同配体稳定的银纳米团簇。主要研究了配体电子化学结构变化对发光的影响,提出了聚集诱导发光(AIE)模型。3.以D-青霉胺(DPA)、巯基琥珀酸(H2MSA)、巯基乙二胺(MEA)为模板,采用配体刻蚀的方案合成单分子保护的银纳米团簇,同时观察到了金属核为中心的发光和配体相关的发光。对纳米团簇发光过程中由pH改变引起的聚集诱导发射效应进行了相关讨论,并在体系中观察到了激发态质子转移(ESPT)过程.4.利用合成的发光纳米团簇设计了一种比率型光学探针,利用巯基跟金属离子的特异性结合造成团簇发光淬灭来检测含巯基的生物小分子如高半胱氨酸(Hcy)等,检测极限可达1μM。