安徽大学朱满洲/康熙团队：Ag29团簇衍生化学

近日，安徽大学朱满洲/康熙团队在AMR在线发表评述论文“Derivative Chemistry of Ag₂₉ Nanoclusters”。文章系统综述了Ag₂₉团簇在分子化学和超分子化学层面的研究进展，重点阐述了基于该团簇模型的分子结构调控、超分子组装及理化性质优化，并探讨了团簇衍生材料在光学、催化、生物医学等领域的应用潜力。

关键词：Ag₂₉；金属团簇；精确结构；多尺度调控；构效关系

基于Ag₂₉的多尺度团簇研究体系的构建为团簇基材料的理性构筑提供了新的研究范式。

01 文章内容简介

金属团簇作为一类具有单分散尺寸、原子精确结构和优异物理化学性质的超小纳米材料，近年来备受关注。团簇独特的量子尺寸效应和离散的电子能级使其表现出强烈的结构依赖特性，即原子组成或排列方式的细微变化会导致其性质的实质性差异。这种特性既为研究者带来了挑战，也激发了他们深入探索的热情。尽管在金属团簇结构调控和构性关系阐明方面已取得系列进展，但对该类材料的系统性探索仍然面临诸多困难。为了克服这些挑战，团簇研究人员开始愈发关注团簇模型的建立和发展，以预测和控制金属团簇的性质。开发新结构模型并探索构效关系明确的团簇衍生物通用制备方法，仍是该领域亟待解决的关键科学问题。

针对此，安徽大学朱满洲/康熙团队在Ag₂₉模型团簇构建方面展开了深入研究（图1）。在分子水平上，他们建立并发展了三种高效的团簇结构调控策略：金属合金化、表面配体工程和反离子替换，这些策略实现了对Ag₂₉衍生团簇结构和物理化学性质的精确调控，为后续组装与功能化研究提供了重要的材料基础。在超分子水平上，他们进一步探讨了结晶环境、结构对称性和配体功能性如何调控Ag₂₉团簇材料的自组装行为和光学活性。通过精心设计的超分子组装策略，可以实现增强的光致发光、电化学发光和潜在的催化性能。这些发现不仅丰富了对团簇自组装行为的理解，也为团簇材料的功能化设计提供了新的思路。最后，该团队也将继续深化基于Ag₂₉团簇模型的研究，特别是在动力学精准控制结构、跨尺度定向组装机制阐明及功能化团簇的定向集成设计等方面，为团簇材料面向实际应用奠定更加坚实的理论基础和技术指导。

图1. Ag₂₉团簇衍生化学

02 AMR：您选择该领域的初心是？

作者团队：

金属团簇作为纳米尺度下的独特材料，具有许多传统材料无法比拟的性能和潜力。其在催化、光学、生物医学等领域的广泛应用，能够为解决许多现实问题提供全新的解决方案。尤其是在团簇化学中，原子级的精确控制和量子尺寸效应使得此类材料的理化性质可以被调节到前所未有的精度，这种可调性为开发新型功能材料提供了无限可能。我们希望通过研究团簇的结构与性质，揭示它们在不同状态下的表现，并探索如何根据需求设计出具有特定功能的团簇材料。

03 AMR：请和大家分享一下这个领域可能会出现的研究机会！

作者团队：

随着对团簇结构与性质的深入理解，未来可以更精确地设计和合成具备特定功能的金属纳米团簇。尤其是金属团簇的合成方法将会不断优化，从而使其在结构、尺寸和形态上的调控更为精准。基于性能优异的团簇材料不断涌现，及其构性关系理解的不断深入，开展团簇材料在能源转化、光电子集成器件、生物医学等方面的应用探索具有巨大潜力。

04 AMR：您对该领域的发展有何愿景？

作者团队：

未来，希望团簇化学发展成为一门多学科联合、充满创新与实际应用的前沿科学。通过多学科会聚与技术创新，实现团簇材料从“结构开发”到“功能定制”再到“应用涌现”的跃迁，为能源、信息、生物医学等领域带来颠覆性变革。

作者团队简介

朱满洲，安徽大学教授，英国皇家化学会会士，杂化材料结构与功能调控教育部重点实验室主任，无机-有机杂化功能材料化学安徽省重点实验室主任。入选“国家重大人才工程”特聘教授，安徽省首批百人计划获得者，安徽特聘专家。担任英国皇家化学会杂志Nanoscale和Nanoscale Advances副主编，Nanoscale Horizons顾问委员会成员。基于在金属团簇化学研究方面的发现，发表系列高水平研究论文，包括 Science、PNAS、Natl. Sci. Rev.、Sci. Adv. (4篇)、Nat. Commun. (7篇)、J. Am. Chem. Soc. (26篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (16篇)等。受邀在 Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev. (3篇)，Coord. Chem. Rev. (3篇)，Acc. Chem. Soc. (2篇)等发表系列综述，从不同层面对精确结构的金属团簇的合成、结构、性质及其在催化领域的应用研究做了分析总结，并展望了这类材料的未来发展趋势。论文自发表以来被引20000次以上，单篇SCI最高被引2000次以上。

康熙，安徽大学教授，博士生导师，化学化工学院副院长。主要从事金属团簇组装结构的精确调控，在不同维度上实现了团簇晶态组装材料的构筑,通过功能导向多级团簇结构的精准构筑，实现了簇合物功能的增强、集成和调控。以第一/通讯作者在PNAS，NSR，J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Nat. Commun.、Sci. Adv.等刊物发表论文60余篇，被引5000余次。主持国家自然科学基金面上项目和青年项目、安徽省自然科学基金优青项目、安徽省高校优秀青年科研项目等。

沈宏磊，安徽大学朱满洲教授课题组博士后研究员。2024年于安徽大学取得博士学位。以第一作者或共同第一作者在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Sci.等期刊发表多篇研究论文，主要研究方向为：银团簇的功能化、可控超分子组装及其光学性质研究。

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Derivative Chemistry of Ag₂₉ Nanoclusters

Honglei Shen, Xi Kang*, and Manzhou Zhu*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.5c00083

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