熒光金屬納米簇 (Metal nanoclusters) 是一類由幾個數(shù)百個金屬原子堆積而成的納米材料, 處于單個金屬原子和較大的金屬納米顆粒之間的過渡狀態(tài)。金屬納米簇的尺寸接近費米波長 (<2 nm) , 與較大的納米顆粒相比, 具有更為特殊的物理化學(xué)性質(zhì),
1、 熒光金屬納米簇的合成
熒光金屬納米簇的合成根據(jù)路徑可分為“自下而上”和“自上而下”兩種方法, 如圖1所示。前者使金屬離子 (Mn+) 在還原劑存在下被還原為零價金屬 (M) , 零價金屬再在配體分子上成核生長為納米簇。目前常用的配體分子有脫氧核酸 (DNA) 、多肽、蛋白質(zhì)、巰基小分子或聚合物等。“自上而下”法是通過配體對大尺寸納米粒子的刻蝕作用進(jìn)而獲得小尺寸的納米簇, 按還原方法不同又可分為化學(xué)還原法、光還原法、超聲還原法、微波還原法和電化學(xué)還原法等。為獲得性質(zhì)優(yōu)良的金屬納米簇, 上述方法通常需考慮以下因素:
(1) 配體與金屬原子間較強的相互作用力;
(2) 適宜的還原條件;
(3) 足夠的老化時間。
圖1 金屬納米簇的不同制備方法
熒光銀納米簇的合成
與金納米簇類似, Ag原子與S原子之間也存在較強的共價結(jié)合力。因此, 含巰基的化合物亦可作為配體合成銀納米簇 (Ag NCs) 。
熒光銅納米簇的合成
用2-巰基-5-丙烷基嘧啶為配體, 在NaBH4還原下合成了具有雙發(fā)射的Cu NCs, 在氧氣的電還原反應(yīng)中表現(xiàn)出的電催化活性。由于某些聚合物在水溶液中能與Cu2+螯合, 以含有叔胺的羥基封端的PAMAM為配體, 利用叔胺與Cu2+的絡(luò)合作用, 在NaBH4的還原下成功合成了Cu NCs。
DNA分子中富含各種官能基團, 如雜環(huán)氮、氨基、磷酸基等, 能與不同的金屬離子結(jié)合, 因而可用于各種金屬納米簇的合成，以雙鏈DNA為模板合成了具有熒光性質(zhì)的Cu NCs, 發(fā)現(xiàn)通過控制雙鏈DNA的長度可以調(diào)節(jié)Cu NCs的尺寸和熒光 (圖3A) 。隨后, 我們系統(tǒng)地篩選了能夠作為配體分子穩(wěn)定合成Cu NCs的單鏈DNA, 研究結(jié)果表明, 在還原劑抗壞血酸鈉的存在下, 只有聚胸腺嘧啶寡核苷酸Poly (thymine) 能夠快速**地穩(wěn)定合成熒光Cu NCs (圖3B) 。
圖3 雙鏈DNA (A) [49]和單鏈DNA (B) [50]介導(dǎo)合成熒光銅納米簇 (Cu NCs) 示意圖
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