己硫醇单层保护金纳米团簇的合成及其性质

提出一种合成金的单分子层保护团簇（monolayer-priotected clusters,MPCs）的新方法，在四氢呋喃－饱和NaCl水溶液的两相体系中，用相转移剂四丁基溴化铵将四氯合金酸根离子转移至有机相中，在己硫醇存在下用硼氢化钠进行快速还原，合成出分布均匀、粒径较小的纳米粒子，通过改变金与硫醇的比例，可有效地控制MPCs颗粒的大小，与现有的合成方法相比，成本降低，合成时间显著缩短，易获得纯度较高的MPCs。所得产物通过透射电子显微镜术、紫外可见光谱和红外光谱测量等方法进行了表征，证明所得纳米粒子的性质与文献报道相近。     

金纳米团簇荧光探针的合成与生物检测应用

近年来,纳米技术发展迅速。荧光金纳米材料展现出的独特光学特性使其在生物检测和医学诊断中表现出了很好的应用前景。通过改变配体或者生物支架合成的各种荧光金纳米团簇(gold nanocluster,Au NCs),在传感检测、医学成像和光电子学等领域具有潜在的应用前景。就荧光和共振光散射技术和方法对水溶性的荧光金纳米团簇的合成以及检测机理作出介绍,并简单总结了金纳米团簇作为荧光探针在生物检测,包括金属离子、阴离子、有机小分子、蛋白质和核酸等各种分析物检测中的应用。同时,评述和展望了荧光金纳米团簇研究的发展方向和应用前景。     

基于金纳米棒增强的银纳米团簇光电化学传感器在多巴胺检测方面的研究

为了实现对多巴胺(dopamine,DA)的高精度检测,使用了具有5-巯基-2-硝基苯甲酸(5-mercapto-2-nitrobenzoic acid,MNBA)配体的Ag₄₄(SR)₃₀银纳米团簇(silver nanoclusters,Ag NCs)来制备光电化学(photoelectrochemical,PEC)传感器.实验结果表明,基于Ag NCs的PEC传感器表现出了良好的光电性能和对DA的传感性能,可以实现对DA的传感检测.为了进一步提高对DA的传感性能,将金纳米棒(gold nanorods,Au NRs)引入到Ag NCs中组成异质纳米材料,构建了基于Ag NCs/Au NRs的PEC传感器.实验结果表明,Au NRs的引入显著提高了Ag NCs的光电性能和传感性能,在0.84-6μmol/L DA浓度的线性范围内实现了2.94 n A/μmol·L^-1的灵敏度和0.28μmol/L的检测限(limit of detection,LOD),从而实现对DA的高精度检测.     

金属纳米团簇在电化学领域的应用研究进展

尺寸小于2nm的金属纳米团簇是由几个到几百个原子组成的纳米结构材料.对于金属纳米团簇,由于其大部分甚至所有金属原子可能暴露于表面而具有高的表面原子比例,该独特的原子堆积结构使其具有高的表面活性,因此其在催化反应中具有重要应用价值.同时,其明确的原子排列和堆积结构使其可作为模型催化剂,用于研究纳米结构-性能之间的关系.笔者简要总结了近年来金属纳米团簇的研究进展和现状,重点总结了其在电化学领域的应用,包括电催化和电化学传感,最后对其未来在电催化和电分析领域的应用前景进行了展望.     

锗纳米晶体团簇形成的量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构。其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构,锗晶体团簇的轮廓较圆混,故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇。对比了在高温(800℃-1000℃)条件下和在低温(400℃-600℃)用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布。高温条件下生成的锗纳米晶体较小(3nm-4nm),低温用激光照射条件下所生成的锗纳米晶体较大(4nm-5nm);其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定(3．32nm、3．54nm、3．76nm、3．98nm、4．17nm、4．35nm和4．62nm等),适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇。用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构,用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布,分别与实验结果吻合较好。     

金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

金属纳米团簇具有独特的超小尺寸和光、磁、催化等性能,以及优异的生物相容性等特征,在生物医学研究中备受关注.但其存在发光效率偏低、活体代谢速度较快等问题.为此介绍近几年通过合成优化和发光调控等方法提高金属纳米团簇的检测与成像灵敏度和肿瘤诊疗能力的研究进展.探究金属纳米团簇的肾代谢和生物酶催化性能;开发具有精确原子数、高效生物相容性和肿瘤靶向性的金属纳米团簇;突破其近红外发光量子产率限制,提高光声-磁共振造影等性能,将是未来该领域研究的重要方向.     

纳米铁硫簇的制备及其结构研究

采用表面修饰的方法在水醇的混合溶剂中制备出了在空气中性能稳定的纳米铁硫簇。以TEM，SAED，FTIR，TG，DTA及DFM分析手段研究了纳米铁硫簇的形貌、结构及性质。结果表明，PyDDP具有较好的修饰性，所合成的纳米铁硫簇平均粒径约7nm，在CHCl3溶液中有较强的团聚性能。     

基于双配体稳定的金纳米簇荧光检测生物硫醇

生物硫醇在生物系统中起着关键的作用,对生物硫醇快速灵敏准确的检测对于一些疾病的临床诊断具有重要意义.提出一种基于双配体稳定的金纳米簇的合成过程用于快速检测生物硫醇的荧光分析方法.以巯基十一烷酸(MUA)和L-丝氨酸(L-Ser)为配体能够快速制备得到荧光金纳米簇,合成的金簇在600 nm处有明显的强荧光发射峰.在金簇的合成过程中,当体系存在生物硫醇时,金簇的荧光会发生猝灭,荧光猝灭的程度与生物硫醇的浓度相关.该检测方法对于半胱氨酸的检测线性范围在8. 3 133. 3μmol/L,检测限为1. 09μmol/L.该分析方法不仅能够快速制备得到荧光金纳米簇,且具有较好的灵敏度和选择性,并将材料制备和目标物分析两个过程相结合,有效缩短了分析时间,提高了检测效率.另外,该方法在人血清中表现出良好的检测结果,说明该检测方法的具有较好的实用性.     

纳米流体导热系数的团簇宏观分析模型

提出了以颗粒团聚成统计平均尺寸的团簇宏观特征量计算纳米流体(纳米颗粒悬浮液)导热系数的物理数学模型.计算远比作者在2003年建议和报道的分形模型法简便.计算示例与讨论表明:所倡导的数理模型可给出纳米流体导热系数可信的预示值,对筛选和优化纳米流体具有一定的指导意义.     

基于金纳米团簇的免疫型光电化学传感器及其对磷脂酰肌醇蛋白聚糖1的检测研究

磷脂酰肌醇蛋白聚糖1(Glypican Proteoglycan 1, GPC1)是胰腺癌的重要标志物,为实现对GPC1的高灵敏度检测,使用金纳米团簇(gold nanoclusters, AuNCs)制备了免疫型光电化学(photoelectrochemical, PEC)传感器.其中AuNCs起到光电转换的作用,在AuNCs表面链接上特异性GPC1抗体(anti-GPC1),利用抗原抗体的特异性结合实现对GPC1的光电化学传感检测.结果表明,基于AuNCs的免疫型PEC传感器对GPC1具有良好的敏感性,可以实现GPC1的传感检测.最终在0.01-5 ng/mL的GPC1浓度范围内,达到了3.483 nA/(ng·mL^-1)的灵敏度,以及3.33 pg/mL的最低检测限,实现了对GPC1的高灵敏度检测.     

纳米流体导热系数的团簇宏观分析模型

提出了以颗粒团聚成统计平均尺寸的团簇宏观特征量计算纳米流体（纳米颗粒悬浮液）导热系数的物理数学模型.计算远比作者在2003年建议和报道的分形模型法简便.计算示例与讨论表明：所倡导的数理模型可给出纳米流体导热系数可信的预示值,对筛选和优化纳米流体具有一定的指导意义.     

纳米铜团簇在并合过程中尺寸和温度效应的分子动力学模拟

在嵌入原子势的框架下,采用分子动力学模拟研究了不同初始温度、不同尺寸纳米铜团簇的并合过程·记录了体系在并合过程中演变的快照,计算了并合过程中与体系构形相关的几何参量,揭示并合体系的温度随时间的变化·结果表明:相同初始温度条件下,随着团簇尺寸的变小,并合程度升高,并合过程中温度上升幅度变大;对同尺寸团簇,随着初始温度的升高,并合程度提高,处于液态的团簇并合程度明显高于处于固态的团簇的并合程度·     

GeLi62+团簇的结构及储氢性能研究

利用密度泛函B3LYP理论在6-311+G(d,p)基组水平上研究四价锗负离子经过6个一价锂正离子修饰后的结构和电子特征,并计算了H2分子在其表面的吸附行为,进而研究其储氢性能。结果表明,由6个Li离子修饰锗离子形成GeLi_6~(2+)团簇结构具有较高的动力学稳定性。GeLi_6~(2+)团簇表面最多能够有效吸附18个氢分子,其质量密度为24.10wt%。H2分子与GeLi_6~(2+)团簇的相互作用能量范围为2.14～4.004k Cal.mol-1。储氢性能研究表明GeLi_6~(2+)团簇在储氢领域有望具有良好的应用前景。     

核反应堆压力容器模拟钢中富Cu纳米团簇析出早期阶段的研究

采用调质处理后热时效模拟方法,用原子探针层析成像技术研究了核反应堆压力容器模拟钢中富铜纳米团簇的析出过程.模拟钢经880℃加热水淬,660℃高温回火调质处理,并经400℃时效处理1000 h后基体中析出了富铜纳米团簇.使用MSEM(maximum separation envelope method)方法重点研究了富铜纳米团簇在析出早期阶段成分变化规律.结果表明,富铜纳米团簇容易在镍含量较高的位置形核,并随着富铜纳米团簇中铜原子聚集程度的增加,纳米团簇中心处铜含量逐渐增加,镍含量逐渐减少;在纳米团簇与α--Fe基体界面处,镍和锰含量逐渐增加,形成了富镍和富锰包裹富铜纳米团簇的结构.结合实验结果讨论了压力容器钢中合金元素镍及杂质元素磷会增加中子辐照脆化敏感性的原因.     

银纳米团簇与吡啶羧酸自组装构筑的聚集诱导发光水凝胶

金属纳米团簇由几个至几百个金属原子组成,通常尺寸在1～10nm。其中,银纳米簇(Silver Nanoclusters,Ag NCs)具有合成方法简单、荧光发射波长可调等优点,已成为纳米簇领域里发展前景最好的材料之一。Ag NCs的聚集诱导发光(AIE)现象可以通过超分子策略将Ag NCs与不同类型的小分子材料相结合来实现。通过吡啶二羧酸(2,6-DPA)诱导原子精确的银(9)纳米团簇(Ag9-NCs)自组装,在多重非共价键作用下,构筑了具有AIE特性的水凝胶,其荧光寿命提高了～574倍,荧光寿命达到1.88μs。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果证明水凝胶由形状特殊的棱形纳米棒组成。红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)的结果证明水凝胶形成的主要驱动力是氢键和π-π堆积作用。这项工作的开展扩展了原子精确纳米团簇自组装行为的研究,为新型纳米团簇AIE凝胶体系的构筑提供了新的研究思路。     

有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略与催化应用

金属纳米团簇是由若干金属原子组成的纳米材料,尺寸介于单个金属原子和纳米颗粒之间,具有独特的几何和电子结构,在催化反应中展现出良好的性能.然而裸露的金属纳米团簇由于表面能较高,在催化过程中容易聚集失活.近年来,有机分子笼(organic molecular cages,OMCs)作为一种新兴的多孔材料受到了广泛关注.将金属纳米团簇封装在有机分子笼的限域空间内不仅可以提高其粒径均一性,还可以提高稳定性.有机分子笼的孔道结构完全开放,封装在其内部的金属纳米团簇在氧化、还原、偶联、产氢等反应中仍保持较高的催化活性.本文简要总结了有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略以及这类材料在催化领域的应用.     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:理论分析

指出了体等离激元是一种重要的元激发,在固体里它不能与光波耦合所以无法用光波分波来研究,但是在团簇里由于边界的存在,情况不太一样.此外,光与物质之间的相互作用是非常根本的,但简单金属团簇在紫外光区的光吸收从未被实验研究过,尽管这方面的理论计算非常多.采用光倒空技术对N a20和N a92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0~5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面.在可见光部分N a20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示了中心略高于4eV宽峰的存在,这个宽峰的频率与权重均与理论预测非常接近,被确定为纳米团簇"体等离激元"共振.这些吸收光谱是金属纳米团簇由光子激发的"体等离激元"集体电子态的首次实验观测与证实,这种实验现象只存在于有限体系.     

钠纳米团簇的光吸收和体等离激元:实验结果

采用光倒空技术对Na20和Na92团簇进行了光吸收实验,覆盖了近紫外部分以及可见光范围(2.0～5.5 eV);实验还研究了其它一些团簇在近紫外范围内的吸收截面,在可见光部分Na20的实验数据与现有的数据非常吻合.除了表面等离激元在可见光区域很强的吸收峰外,还观察到紫外区域明显的光吸收.对吸收截面光谱进行洛伦兹拟合揭示...     

GeLi_6~(2+)团簇的结构及储氢性能研究

利用密度泛函B3LYP理论在6-311+G(d,p)基组水平上研究四价锗负离子经过6个一价锂正离子修饰后的结构和电子特征,并计算了H2分子在其表面的吸附行为,进而研究其储氢性能。结果表明,由6个Li离子修饰锗离子形成GeLi_6~(2+)团簇结构具有较高的动力学稳定性。GeLi_6~(2+)团簇表面最多能够有效吸附18个氢分子,其质量密度为24.10wt%。H2分子与GeLi_6~(2+)团簇的相互作用能量范围为2.14～4.004k Cal.mol-1。储氢性能研究表明GeLi_6~(2+)团簇在储氢领域有望具有良好的应用前景。     

非化学计量Li_6F_5团簇的几何结构和电离能

基于非化学计量Li6F5团簇的电离能的实验测量值,从第一性原理出发间接地确定了这个团簇的几何结构.首先选取若干可能的初始结构,然后在密度泛函理论框架内,使用B3LYP泛函和6-311+G(d)基组优化所有初始结构,从而获得能量较低的同分异构体.对该团簇本文找到8个同分异构体,其中最低能量结构是一个对称性为Cs的三维构型.其计算的绝热电离能3.9 eV与实验值4.1±0.1 eV符合很好,表明本文找到的最低能量结构是可靠的.