聚集诱导发光增强型金属纳米团簇在生物医学领域的研究进展

近年来,具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)增强性质的金属纳米团簇由于其高光学稳定性和良好的发光性能在生物医学、环境科学等领域展现出广阔的应用前景。然而,当前对于AIE金属纳米团簇的研究还处于起步阶段,其复杂的表面/界面结构和增强发光机理尚不明晰,对其合理的调控制备仍是重要研究挑战之一。本文基于已成功合成的具有高AIE性能金属纳米团簇的研究报道,综述了硫醇修饰的表面修饰机理和策略;主要介绍了金、银、铜几种AIE金属纳米团簇在分析传感及生物医学领域的应用,并对其他配体修饰的铱配合物的AIE特性及其应用进行了论述;最后阐述了对AIE金属纳米团簇研究现状的看法及展望,旨在为AIE金属纳米团簇未来的研究发展提供思路与参考。     

[Au25(SR)18]-团簇的相干振动动力学研究

利用飞秒时间分辨光谱,可观测叠加在电子态动力学上的相干振动动力学. 从金团簇的相干振动中,不仅能提取电子与振动的耦合信息,也能得到力学性质和电子结构,进而有望实现微小质量探测等应用. 本文利用飞秒时间分辨的瞬态吸收探测了[Au₂₅(SR)₁₈]^-团簇的相干振动动力学,通过对相干振动的频率、相位、波长分布的详细分析进一步揭示了其来源. 在[Au₂₅(SR)₁₈]^-团簇的飞秒瞬态吸收动力学中可以观测到频率为40 cm^-1和80 cm^-1的两种振动,均来源于团簇中心Au₁₃核的振动. 通过对相干振动的相位分析发现频率为80 cm^-1的振动来自于对电子态之间吸收频率的调制,而频率为40 cm^-1的振动来源于对电子态之间吸收强度的调制. 同时,研究发现[Au₂₅(SR)₁₈]^-团簇相干振动的频率对其表面配体不敏感,该振动是来源于Au₁₃核的本征性质.     

4s和4p半核态引入价态(导致杂化指数降低)可以减弱Mon (n=2∽18)团簇的二聚体现象的第一性原理研究

钼团簇因具有独特的结构、电子和物理化学性质,被期待在未来的纳米科技中扮演重要角色,但是它们的基态结构至今还存在争议. 本研究采用粒子群优化(CALYPSO)方法对Mo_n (n=2∽18)团簇的晶体结构进行全局域能量最小化搜索,并结合第一性原理方法进一步优化. 计算表明：当4s和4p半核态不作为价态时,Mo_n (n=2∽18)团簇有明显的二聚体趋势,原子数为偶数的团簇往往是“幻数”团簇,具有较高的稳定性;但是,将4s和4p电子作为价电子后,平均杂化指数H_sp、H_sd和H_pd显著降低,二聚体趋势急剧减弱. 本文报道了Mo_n(n=11,14,15)团簇的新基态结构,证明了半核态对于Mo_n团簇是十分重要的.     

原子数N≤400短程Morse团簇的无偏模糊全局优化

由于势能面崎岖不平存在大量的局部极小点,短程Morse团簇的全局优化极具挑战. 本文采用了最近自主发展的无偏模糊全局优化方法,系统地研究了原子数N≤400的短程(ρ=14)Morse团簇. 与目前已知的N≤400以及少数几个较大尺寸的短程Morse团簇结果对照,我们以较高的成功率得到了文献中报道过的所有全局最优结构,同时还发现了N=164,175,188,193,194,197,239,246,260,318和389团簇具有新的能量更低全局最小(和局部极小)构型. 通过拟合团簇最优结构能量与尺寸的依赖关系,确定了一系列具有魔幻尺寸的团簇. 研究表明,当N较大时,短程Morse团簇的最优结构倾向于密堆积.     

硼酸盐对抗冻糖蛋白结构的影响

抗冻糖蛋白通过吸附-抑制机理阻止细胞内部冰晶积累,有利于极地地区各物种的生存. 硼酸盐缓冲剂抑制抗冻糖蛋白抗冻活性已被广泛认为是支持羟基作为冰结合位点而非甲基结合的直接实验证据. 另一方面,硼酸盐结合可能对抗冻糖蛋白构象产生影响,但还没有被定量研究. 本文使用副本交换分子动力学模拟研究了溶液中单个硼酸根阴离子结合到AFGP8上引起的蛋白结构扰动. 在冰点附近,这种结合不仅使与硼酸盐结合的二糖相邻的二糖基团彼此靠近,而且影响AFGP8的整体构象. 硼酸盐与不同二糖侧链结合引起的结构变化表现出明确的位点特异性,并且硼酸盐结合对结构变化的影响在高温下显着降低.     

Mg12O12纳米线掺杂3过渡金属元素的第一性原理计算研究

基于密度泛函第一性原理计算,系统研究了Mg12O12笼状团簇组装一维纳米线及其掺杂3d族元素体系的几何结构与电子结构。结果表明：Mg12O12团簇组装一维纳米线为非磁性半导体,带隙值为3.16 eV;掺杂Sc和V后,体系由半导体转变为金属;掺杂Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后体系仍然保持半导体特性、但带隙值明显减小,而掺杂Zn时带隙值变化不大;掺杂V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后纳米线具有磁性。     

离子团簇YSin±(n=7-16)的几何结构和电子性质的相对论密度泛函研究

运用广义梯度近似的相对论密度泛函理论方法对YSi_n^±(n=7-16)离子团簇的几何结构、稳定性和电子特性进行了系统地数值模拟研究.与中性YSi_n团簇比较可得到以下结论：除YSi₁₀⁺和YSi₁₃⁺阳离子团簇外,YSi_n^±团簇基本都保持了中性YSi_n团簇的结构框架,这与垂直和绝热电离能的结果本质上是一致的;大多数离子团簇的原子平均束缚能都相对中性团簇有明显增大,表明离子团簇的结构稳定性都有增强,其中阳离子团簇YSi_n+(n=8, 11和14)和阴离子团簇YSi_n^-(n=9,12和14)比其相邻团簇的稳定性更强.电荷布居分析表明所有团簇中Y原子的HC电荷都在n=15处由正值变为负值,即当Y原子从Si_n框架表面位点落入硅笼中形成内嵌结构团簇时,电荷转移方向发生反转.阴离子团簇中电荷转移量普...     

三核钌簇合物[PyCH=C(Ph)O]2Ru3(CO)8的合成、结构及反应性

配体PyCH₂COPh与Ru₃（CO）₁₂在甲苯中加热回流,得到了标题簇合物[PyCH=C（Ph）O]₂Ru₃（CO）₈（1）。通过红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱对1的结构进行了表征,用X射线单晶衍射法测定了1的结构。结果表明：3个钌原子呈等腰三角形分布,其中Ru（2）-Ru（1）和Ru（2）-Ru（1）ⁱ的键长均为0.280 nm,Ru（1）-Ru（1）ⁱ的键长为0.307 nm。同时研究了簇合物1与环戊二烯及茚的反应,分别得到双核钌羰基配合物[（η⁵-C₅H₅）Ru（CO）]₂（μ-CO）₂（2）和[（η⁵-C₉H₇）Ru（CO）]₂（μ-CO）₂（3）。     

Au_n团簇催化水煤气变换反应机理的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了Au10、Au13和Au20三类团簇的稳定性和对水煤气变换(WGSR)反应的催化活性,考察了各物质在Aun团簇上的吸附行为和微观反应机理。结果表明,三类Aun团簇的稳定性顺序为Au10Au13Au20,而Aun团簇中电子离域性及吸附能力大小趋势为Au13Au10Au20。在三类Aun团簇上,水煤气变换反应的控速步骤均为H2O的解离,但其反应机理路径有所不同。Au10团簇上为羧基机理,COOH*中间体直接解离;Au13团簇上为氧化还原机理,两个OH*发生歧化反应;Au20团簇上为羧基机理,COOH*和OH*发生歧化反应。通过对三类团簇上的最佳反应路径进行比较发现,Au13团簇在低温下具有较好的催化活性。     

胞苷保护的铜纳米簇新型荧光探针检测重铬酸根离子

基于重铬酸根离子(Cr_2O_7~(2-))对胞苷保护的荧光铜纳米簇(Cu NCs)的猝灭作用,构建了一种可用于检测Cr_2O_7~(2-)的荧光传感器.实验结果表明,该传感体系检测Cr_2O_7~(2-)的线性范围为0.05~7.0μmol/L,检出限为24 nmol/L(S/N=3).该传感器对Cr_2O_7~(2-)的检测具有良好的选择性,可用于湖水样中Cr_2O_7~(2-)的检测.