金属纳米团簇

贵金属纳米团簇的基本性质2016-08-20 13:32来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部几种荧光贵金属纳米团簇的结构和发射波长范围贵金属纳米团簇是一种由Au、Ag或Pt等贵金属元素的几个至几十个原子组成核心，有机单分子如硫醇类化合物或生物分子如DNA、蛋白质等作为保护基团组装而成的核/壳型分子级聚集体。

Au、Ag或Pt等金属具有化学惰性且保护基团对生物体的毒副作用小，使得贵金属纳米团簇具有良好的生物相容性。

其粒径一般在2 nm以下，界于原子和纳米颗粒之间，具有一些特殊的性质而引起人们的广泛关注。

(1)光致荧光性当纳米颗粒的粒径减小到临界尺度——电子的费米波长(Fermi Wavelength)，即约0.7 nm，这时会导致产生很多分散的能级使其具有粒径尺寸依赖的荧光性质。

贵金属纳米团簇的量子产率一般为10%-70%。

(2)强磁性巯基保护的Au纳米颗粒具有很强的磁性，这是由于保护分子的巯基配体与Au纳米颗粒表面的原子以Au-S键紧密结合，导致Au纳米颗粒5d带上局部的孔洞增加，从而增强了局部的磁矩。

(3)催化性能 Ag NCs的形貌及其与氧化物底物之间的相互作用对Ag NCs的催化性能有很重要的影响。

AgNCs具有高表面积、高表面能和活化中心多的特点，因而具有极高的催化活性。

(4)生物相容性表面活化剂、硫醇类、胺类、羧基类化合物甚至树状聚合物等都能用来连接、固定、浓缩和促进贵金属纳米团簇的生成，生物大分子如蛋白质、核酸等也可以用来合成贵金属纳米团簇，这些连接物都为贵金属纳米团簇的形成提供了生物相容性的表面，使制得的贵金属纳米团簇能够用于细胞标记和活体细胞内及细胞外成像等。

(5)光稳定性贵金属纳米团簇具有良好的光稳定性，对典型的单纳米团簇于647 nm (23kW/cm2)处激发，在650 s内可收集到大于108个光子，同时，贵金属纳米团簇在实验有关时间尺度上(0.1—>1000 ms)无闪烁，可以用作长时间、实时、动态研究，如细胞间相互作用、细胞分化和示踪等。

金属纳米粒子团簇自旋共振金属纳米粒子团簇是由几个金属原子组成的微小结构，在近年来的纳米科技领域引起了广泛的研究兴趣。

其中，金属纳米粒子团簇的自旋共振现象引人注目。

自旋共振是指在外加磁场作用下，纳米粒子团簇的自旋矢量在磁场方向上的长时间持久性共振运动。

本文将详细介绍金属纳米粒子团簇的自旋共振现象，以及自旋共振的研究进展和应用前景。

首先，我们将介绍金属纳米粒子团簇的结构和性质。

金属纳米粒子团簇由几个金属原子组成，可以是同种金属原子，也可以是不同种金属原子的混合物。

这些金属原子通过化学键连接在一起，形成一个稳定的团簇结构。

相比较单个金属原子，金属纳米粒子团簇具有较大的表面积和较高的活性，这使得它们在催化、光学、生物医学等领域具有广泛的应用潜力。

自旋共振是金属纳米粒子团簇特有的现象。

它产生于外加磁场作用下，金属纳米粒子团簇中的电子自旋矢量在磁场方向上进行共振运动。

自旋矢量的共振运动导致了金属纳米粒子团簇在特定磁场条件下表现出的一系列性质变化。

例如，自旋共振可以增强金属纳米粒子团簇的磁性，提高其对外磁场的响应性；同时，自旋共振还可使金属纳米粒子团簇在光学方面表现出非常特殊的效应，如表面等离子共振、局域化表面等离子共振等。

随着对金属纳米粒子团簇自旋共振的深入研究，人们发现了一些有趣的现象和潜在的应用。

首先，金属纳米粒子团簇自旋共振在磁性材料的开发中具有重要作用。

通过调节磁场条件和纳米粒子团簇的结构，可以有效改变材料的磁性质，并实现对磁性材料的控制。

这一发现对于磁性储存材料、磁性传感器等领域的发展有着重要的意义。

其次，金属纳米粒子团簇自旋共振在光学领域也有广泛的应用前景。

由于金属纳米粒子团簇表面存在局域化表面等离子共振效应，可以实现对光的高效吸收和散射。

这一特性使得金属纳米粒子团簇成为可控制光子学设备、纳米传感器和光学成像器件的理想选择。

此外，金属纳米粒子团簇自旋共振还在生物医学领域展现了巨大的应用潜力。

研究人员通过对金属纳米粒子团簇进行表面修饰，实现了对生物分子的高灵敏度检测和靶向治疗。

金属纳米团簇生长机理一、形核过程金属纳米团簇的形核过程是指在一定的温度和压力条件下，金属原子或分子聚集成微小的晶体结构的过程。

形核过程的关键因素包括温度、压力、金属原子或分子的浓度、反应时间等。

在形核过程中，金属原子或分子通过聚集、碰撞、重组等方式形成微小的晶体结构，这些晶体结构即为核心，是形成金属纳米团簇的起始点。

二、表面扩散表面扩散是指金属原子或分子在固体表面上的迁移运动。

在金属纳米团簇生长过程中，表面扩散起到了非常重要的作用。

当金属原子或分子在固体表面聚集形成核心后，表面扩散会促使这些原子或分子在固体表面进行重新排列，形成更加稳定的结构。

表面扩散的速率和方向取决于温度、压力、表面能等因素。

三、反应动力学反应动力学是研究化学反应速率和反应机制的学科。

在金属纳米团簇生长过程中，反应动力学对团簇的大小和形状具有重要的影响。

不同反应条件下，金属原子或分子的聚合速率、反应速率等会有所不同，导致形成的金属纳米团簇的尺寸和形状也不同。

因此，通过控制反应条件，可以调控金属纳米团簇的生长过程。

四、热力学条件热力学条件是指温度、压力等物理条件对金属纳米团簇生长的影响。

在高温、高压条件下，金属原子或分子的活动能力增强，更容易发生聚合反应，促进团簇的生长。

相反，在低温、低压条件下，金属原子或分子的活动能力减弱，聚合反应减缓，不利于团簇的生长。

因此，热力学条件是调控金属纳米团簇生长的重要手段之一。

五、粒子相互作用粒子相互作用是指金属原子或分子之间的相互作用。

在金属纳米团簇生长过程中，粒子相互作用对团簇的形貌和结构具有重要影响。

粒子相互作用包括静电相互作用、范德瓦耳斯力、共价键合等作用力。

通过调整粒子之间的相互作用力，可以控制金属纳米团簇的形貌和结构。

例如，改变溶液的pH值可以改变金属离子之间的静电相互作用，从而影响团簇的形貌和大小。

六、溶剂效应溶剂效应是指在溶液中生长金属纳米团簇时，溶剂对团簇生长的影响。

不同的溶剂对金属纳米团簇的生长具有不同的影响。

8.1⾦纳⽶团簇⾦纳⽶团簇1 ⾦属纳⽶团簇概述在各种最新开发的纳⽶材料中，⾦属纳⽶团簇在最近⼆⼗年内取得了巨⼤的进展。

⾦属纳⽶团簇通常⼩于2纳⽶，这⼀尺⼨相当于电⼦的费⽶波长，导致粒⼦的连续态密度分裂成离散的能级，⼀些独特的光学和电⼦性能由此产⽣，包括HOMQ-LUMO跃迁、光致发光、光学⼿性、磁性以及量⼦化充电等。

最近⼏年，贵⾦属纳⽶团簇，如Au、Ag团簇由于其合成简单、⽣物相容性好、稳定性好等优点，得到了⼴泛的研究，同时也有其他⼀些⾦属被合成出纳⽶团簇，如Cu和Pt，只是相对于Au、Ag纳⽶团簇，Cu、Pt纳⽶团簇的种类要少的多，特别是Cu在空⽓中对氧⽓较为敏感，因此想要制作出⼩于2纳⽶的铜团簇极具挑战性，⽽Pt团簇的合成⽅法⽬前还尚未成熟。

最近，过渡⾦属团簇也被研究者所报导，如铁和镍。

团簇的溶解度受配体极性和溶剂种类的控制，与疏⽔配体保护的纳⽶团簇相⽐，亲⽔配体保护的团簇在⽔中具有更好的溶解性，含羧基和磺酸基的亲⽔性配体可⽤于表⾯改性，增加团簇的⽔溶性，有助于扩展其⽣物应⽤。

不仅如此，由于⽔溶性配体的富电⼦性，⽔溶性团簇常常展现出⽐⾮⽔溶性团簇更强的荧光，这⼀性质也极⼤地扩展了⽔溶性团簇的⽣物应⽤。

近年来，以⽔溶性荧光团簇为荧光材料的研究发展迅速，⽔溶性团簇的应⽤也从最初的⾦属离⼦检测、细胞荧光成像发展到药物的递送、抗菌及癌症等重要疾病的治疗。

相较于其他荧光材料，⽔溶性团簇有着其独特的优势。

例如，相⽐于传统的有机染料荧光分⼦，团簇的光稳定性更加优异，光漂⽩性更低，更有利于进⾏⽣物样本中的长时间的荧光跟踪：相⽐于半导体量⼦点荧光材料，⽔溶性荧光团簇的潜在⽣物毒性更低，具有良好的⽣物相容性：相⽐于⼤尺⼨的纳⽶颗粒，⽔溶性团簇具有极⼩的尺⼨，这有助于其通过多种⽣物屏蔽，可以更容易地达到⽣物组织深处，较⼩的尺⼨也更有利于团簇从⽣物体中代谢出来。

⽽且，⽔溶性团簇的原⼦精确特性，有助于我们从原⼦层⾯更好地理解和解释团簇与⽣物体中⽣物分⼦的相互作⽤，更有助于团簇的理论与应⽤的发展。

金属纳米团簇的合成及催化性能研究金属纳米团簇是指金属原子数量在2~100个之间的纳米粒子。

随着纳米技术的发展，不同的制备方法已经被开发出来，其中包括溶剂热法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、水相法等。

合适的合成方法可以控制金属纳米团簇的大小和形状。

此外，金属纳米团簇还具有催化性能，在化学合成、环境处理等领域得到广泛应用。

一、溶剂热法合成金属纳米团簇溶剂热法是一种常见的合成金属纳米团簇的方法。

其基本步骤包括将金属前驱物和表面活性剂混合后在高温高压的溶剂中反应。

利用该方法可以合成各种金属纳米团簇，如银、金、铂、铜等。

二、物理气相沉积法制备金属纳米团簇物理气相沉积法是通过磁控溅射或电子束蒸发将金属蒸发到反应室中，然后通过控制气氛和压力使金属沉积到基底上，形成纳米团簇。

该方法可以制备出具有较好形貌和尺寸的纳米团簇。

三、化学气相沉积法制备金属纳米团簇化学气相沉积法是利用金属有机物等物质，在高温下在气相中分解生成金属纳米团簇，并使其在载体上沉积形成薄膜或粉末。

该方法可以制备出多种金属的纳米团簇，如Au、Ag、Pd、Ni等。

四、水相法合成金属纳米团簇水相法是一种简单易行的合成金属纳米团簇的方法，将金属盐和还原剂同时加入水中反应，生成纳米团簇。

此法是一种简单便捷的制备方法，它能够合成大小均匀、分散性好、化学性质稳定的高精度金属纳米团簇。

五、金属纳米团簇的催化性能金属纳米团簇在催化领域应用广泛。

它们具有许多优异的方面，在催化反应中表现出高效、高选择性、费用低等特点。

金属纳米团簇被广泛应用于化学合成、环境保护、生物医药等领域。

例如，在催化氧化反应中，金属纳米团簇具有良好的催化活性和高的选择性。

在环境处理中，金属纳米团簇可以对废水中的有害物质进行高效分解。

在生物医药领域，金属纳米团簇可以用于抗菌、抗癌等治疗方法。

六、总结金属纳米团簇的合成和催化性能研究是当前的热点领域之一。

随着纳米技术的发展，越来越多的制备方法和应用领域被发掘出来。

金属纳米过分团簇摘要：1.金属纳米团簇的概念和特点2.金属纳米团簇的制备方法3.金属纳米团簇的应用领域4.金属纳米团簇的研究现状与展望正文：金属纳米团簇是近年来材料科学领域的研究热点，它具有独特的物理和化学性质，广泛应用于催化、传感、磁性、光学和生物医学等领域。

1.金属纳米团簇的概念和特点金属纳米团簇是由金属原子组成的纳米尺度团簇，其尺寸一般在1-100nm 之间。

与传统金属纳米颗粒相比，金属纳米团簇具有更高的表面能、更多的表面原子和更丰富的表面反应活性中心。

这使得金属纳米团簇具有独特的物理和化学性质，如高催化活性、高磁矩、光学性质和生物相容性等。

2.金属纳米团簇的制备方法目前，制备金属纳米团簇的方法主要有物理法和化学法。

物理法包括溅射法、热蒸发法等，主要特点是制备过程简单，但对纳米团簇的大小和形状控制较差。

化学法包括共沉淀法、水热法、溶剂热法等，可以较好地控制纳米团簇的大小和形状，但制备过程相对复杂。

3.金属纳米团簇的应用领域金属纳米团簇在诸多领域都有广泛的应用。

在催化领域，金属纳米团簇作为催化剂，可以显著提高反应速率，实现绿色催化过程。

在传感领域，金属纳米团簇可以作为高性能的传感器，实现对各种目标分子的灵敏检测。

在磁性领域，金属纳米团簇因其高磁矩特性，可用于制备磁性材料。

在光学领域，金属纳米团簇因其独特的吸收和散射特性，可用于制备高性能的光电材料。

在生物医学领域，金属纳米团簇因其良好的生物相容性，可用于制备生物传感器、药物载体等。

4.金属纳米团簇的研究现状与展望尽管金属纳米团簇在诸多领域取得了显著的研究进展，但仍然面临着一些挑战，如纳米团簇的尺寸和形状控制、结构稳定性、团聚问题等。

金属纳米团簇综述一、金属纳米团簇团簇，也称超细小簇。

团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。

团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太小，用小块固体描述又显得太大，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。

因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态。

而金属纳米团簇是团簇的一种，其一般由少则数个、多则上百个原子组成，其尺寸与电子费米波长相当，并且因为其超小尺寸、冷光性、耐光性和生物相容性的特点，近年来成为纳米材料的明星成员。

二、金属纳米团簇的合成方法与机理1、直接合成法以制备Au(I)举例，在硫醇配体的存在下，Au(III)会被转化成Au(I)-SR络合物，然后通过还原剂(NaBH4)直接将Au(I)-SR络合物还原成团簇。

根据报道，在合成用谷胱甘肽(GSH)保护的金纳米团簇时，采用这种方法，虽然合成步骤比较方便，但是合成的团簇的尺寸比较分散，包括了Au10(SG)10、Au15(SG)13、Au15(SG)14、Au22(SG)16、Au22(SG)17等等，并且产率很低。

值得一提的是，在这种方法中，有两个关键的步骤：1）热力学选择：即通过反应温度的控制，从而控制反应过程中的某一产物的形成；2）动力学控制：即通过还原剂的强弱以及加入的快慢等来控制产物的形成，比如强还原剂LiAlH4、NaBH4，温和还原剂NaBH3CN、CO等等。

Figur1.1 NaBH4直接将Au(I)-SR络合物还原成团簇示意图。

Figue1.2 通过还原合成[Au25(SR)18]-团簇示意图。

2、种子生长法种子生长法即采用较小尺寸金属纳米团簇作为种子，逐步生长为较大尺寸金属纳米团簇的方法。

贵金属纳米团簇的基本性质2016-08-20 13:32来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部几种荧光贵金属纳米团簇的结构和发射波长范围贵金属纳米团簇是一种由Au、Ag或Pt等贵金属元素的几个至几十个原子组成核心，有机单分子如硫醇类化合物或生物分子如DNA、蛋白质等作为保护基团组装而成的核/壳型分子级聚集体。

Au、Ag或Pt等金属具有化学惰性且保护基团对生物体的毒副作用小，使得贵金属纳米团簇具有良好的生物相容性。

其粒径一般在2 nm以下，界于原子和纳米颗粒之间，具有一些特殊的性质而引起人们的广泛关注。

(1)光致荧光性当纳米颗粒的粒径减小到临界尺度——电子的费米波长(Fermi Wavelength)，即约0.7 nm，这时会导致产生很多分散的能级使其具有粒径尺寸依赖的荧光性质。

贵金属纳米团簇的量子产率一般为10%-70%。

(2)强磁性巯基保护的Au纳米颗粒具有很强的磁性，这是由于保护分子的巯基配体与Au纳米颗粒表面的原子以Au-S键紧密结合，导致Au纳米颗粒5d带上局部的孔洞增加，从而增强了局部的磁矩。

(3)催化性能 Ag NCs的形貌及其与氧化物底物之间的相互作用对Ag NCs的催化性能有很重要的影响。

AgNCs具有高表面积、高表面能和活化中心多的特点，因而具有极高的催化活性。

(4)生物相容性表面活化剂、硫醇类、胺类、羧基类化合物甚至树状聚合物等都能用来连接、固定、浓缩和促进贵金属纳米团簇的生成，生物大分子如蛋白质、核酸等也可以用来合成贵金属纳米团簇，这些连接物都为贵金属纳米团簇的形成提供了生物相容性的表面，使制得的贵金属纳米团簇能够用于细胞标记和活体细胞内及细胞外成像等。

(5)光稳定性贵金属纳米团簇具有良好的光稳定性，对典型的单纳米团簇于647 nm (23kW/cm2)处激发，在650 s内可收集到大于108个光子，同时，贵金属纳米团簇在实验有关时间尺度上(0.1—>1000 ms)无闪烁，可以用作长时间、实时、动态研究，如细胞间相互作用、细胞分化和示踪等。