第一作者：武振楠通讯作者：谢建平教授通讯单位：新加坡国立大学做纳米材料研究的科学家都是极具浪漫主义情怀的，当你的研究对象变成你的伴侣，当你的研究成为恋爱般甜蜜，你还会整天愁眉苦脸，感叹科研之路崎岖么。在前段时间的推文中，我们报道了当单原子Au遇见Ag纳米团簇的爱情故事（具体请阅读“谢建平&袁勋JACS: 像极了爱情，当单原子Au遇见Ag纳米团簇！”）。今天，我们再给大家撒一把狗粮，介绍下金属纳米团簇遇上AIE之后的爱情故事。成果简介近日，谢建平教授团队与郑州大学臧双全教授合作以“Aggregation-Induced Emission in Luminescent Metal Nanoclusters”为题，在国际权威期刊“National Science Review”上发表了Perspective文章（Xie, J. P. et al.Nati. Sci. Rev. 2020, nwaa208）。该文章的核心思想是：基于对金属纳米团簇结构的分子级精度的认知，结合领域内的部分代表性研究成果，着眼于“聚集诱导发光”（AIE）型发光金属纳米团簇的潜在应用，团队尝试表达自己对于AIE型金属纳米团簇的发光来源、发光性能调控和可定制化等基础研究方面的深入思考和理解，期望为AIE领域和金属纳米团簇领域的发展提供助力。值得强调的是，该文章中清晰地体现了谢建平团队从一个全新的视角-“in and beyond ‘single cluster’ level”-对于AIE型发光金属纳米团簇的深入解读（Figure 1）。Figure 1. Schematic illustration of the typical structure model of organic layer-protected (a) metal nanoparticles (NPs) and (b, c) metal nanoclusters (NCs). In metal NPs, individual ligand is attached independently and directly to the close-packed metal core, while in metal NCs, unique staple-like metal(I)-ligand motifs (short and long/interlocked motifs for b and c, respectively) are wrapping over the metal(0) core of metal NCs, following a“divide-and-protect”model. (d) and (e) are the corresponding aggregates of (b) and (c), respectively. (ligands: pink patches; metal(I): golden patches; metal(0): golden spheres; all hydrocarbon tails of ligands are omitted for clarity).研究背景超小尺寸的金属纳米团簇（尺寸通常<3 nm）作为一类新兴的发光材料正成为研究热点。此类材料具有类分子态的光学性质，并且易于调控；同时兼具表面可修饰性高、毒性小、生物相容性好等优点，在光电和生物医疗领域具有很大的应用前景，潜力成为传统发光材料的替代物和有益补充。研究难点目前，金属纳米团簇发光材料的基础研究尚处在初期阶段。揭示其分子水平的发光机理，实现其发光性能的可控和优化是当下领域内的研究重点和难点。AIE遇上金属团簇的前世和今生（AIE从有机小分子到无机金属纳米团簇的发展历程）：“聚集诱导发光”（AIE）的概念在2001年由唐本忠院士团队率先提出（Tang, B. Z.etal.Chem. Commun. 2001, 1740）：通过限制分子内的旋转、分子间的运动以及空间共轭等，许多有机分子表现出了AIE的行为（i.e., AIEgens），并展现了从光电到能源、环境和生物方面的多种应用潜力。 受AIE概念的启发，于2012年，新加坡国立大学的谢建平教授团队，基于对金属纳米团簇的原子/分子级“全结构”的认知，结合金属纳米团簇胶体“全合成”策略，成功实现了AIE型发光金属纳米团簇的制备（Xie, J. P. et al.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 166672.）。AIE型发光金属纳米团簇具有显著提高的发光强度和稳定性，为推动领域发展提供了新的思路。 在过去的近8年时间里，AIE型发光金属纳米团簇受到了领域内同行们的广泛认可和深入研究，在基础和应用研究方面均取得了显著成果。比如，获得了具有原子级精确结构的、红光发射的Au22(SR)18金属纳米团簇；实现了基于金属纳米团簇表面结构重构化，获得具有高发光强度的团簇基组装体；分子水平上揭示了金属纳米团簇的表面结构与其AIE发光颜色的构效关系等（Xie, J. P. et al. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1246; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 8139; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9934.） AIE遇上金属团簇的未来（AIE型金属纳米团簇的发展趋势）：谢建平团队在文章中就AIE型发光金属纳米团簇的未来发展分享了几点想法：1. 确定金属纳米团簇分子水平上的结构与其AIE性能的关系，将提高对金属纳米团簇发光性能的可预测性和可定制性；2. 开发具有近红外区吸收或发射的水溶性、小尺寸的高发光性能的AIE型金属纳米团簇，充分发挥其在生物医疗领域的潜力优势是研究重点；3. 赋予AIE型发光金属纳米团簇高导电性、高热稳定性、优异的可加工性等意义非凡，这将推动团簇基光电器件的成功构筑与发展；4. 除了广泛研究的贵金属团簇，许多地球储存量大、价格低廉、环境友好的过渡金属团簇值得持续探索；5. 在AIE型金属纳米团簇的总体系中，许多发光机制亟待细化和明确，这将有助于推动对AIE型金属纳米团簇发光机制的理解和发展。参考文献：Zhennan Wu, Qiaofeng Yao, Shuang-quan Zang, Jianping Xie.* Aggregation-induced emission in luminescent metal nanoclusters. National Science Review (2020). DOI: 10.1093/nsr/nwaa208https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa208/5898676作者简介 武振楠：新加坡国立大学（NUS）化学与生物分子工程系博士后。2016年6月于吉林大学化学学院，超分子国家重点实验室获得博士学位（导师：张皓教授，2011年9月-2016年6月）；之后分别在阿卜杜拉国王科技大学，物理科学与工程系（KAUST，导师：Prof. Osman. M. Bakr，2016年7月-2018年4月）和新加坡国立大学，化学与生物分子工程系（NUS，导师：谢建平教授，2018年4月-至今）做博士后研究。研究方向始终集中于“揭示超小尺寸金属纳米团簇的自组装规律及其发光增强机制”。主要研究创新成果包括：（1）揭示超小尺度纳米自组装规律：设计开发了普适性自组装体系和方法；可控获得了系列各向异性自组装结构；深入理解了多种组装驱动力的协同规律；（2）揭示金属纳米团簇发光增强机制：建立了自组装/聚集结构与发光性能的构效关系；研究了此类材料表面态发光的调控机制；发现了组装体反常缺陷态发光增强机制；发掘了其在光学显示和照明领域的应用潜力。截至目前，已获得授权中国发明专利5项，在国际学术期刊上发表论文33篇，近五年论文被引1000余次，其中第一作者文章共12篇，包括《Natl. Sci. Rev.》（1篇），《J. Am. Chem. Soc.》（2篇），《Angew. Chem. Int. Ed.》（4篇），《ACS Nano》（1篇）等。 谢建平：新加坡国立大学（NUS）化学与生物分子工程系，院长讲席副教授。先后在清华大学获得本科和硕士学位，然后在NUS获新加坡国立大学与美国麻省理工学院（MIT）联合培养博士学位。2010年加入NUS后建立了研究团队，科学研究始终聚焦在金属纳米团簇领域。具体研究内容广泛涉及到金属纳米团簇的（1）精准合成、（2）可控自组装、（3）荧光性能优化与机理研究，及其在（4）生物诊断与治疗领域和（5）催化领域的基础与应用研究等。 主要研究创新成果包括：1）建立了制备具有原子级精度的金属纳米团簇普适性新方法。率先开发了包括“CO还原合成法”、“蛋白质辅助合成法”、“化学计量比合成法”等合成新策略；2）引领通过质谱（ESI-MS）分析法揭示金属纳米团簇的胶体动力学生长和刻蚀过程。率先提出了金属纳米团簇的“全合成”概念，揭示了其在原子水平上的组分和结构演化过程；3）开发了金属纳米团簇荧光性能提高的新策略。率先设计并制备了当下广泛接受的“聚集诱导发光型”的金属纳米团簇，并在分子水平上成功揭示了其发光本质，实现其荧光性能的优化与调控。并在近期成功把近红外二区金属团簇用于生物成像；4）率先开展了基于金银纳米团簇的抗菌药物开发。成功开发了用于癌症放疗的金纳米团簇放射增敏剂；5）充分发挥金属纳米团簇的原子级精度全结构的优势特点，开展了基于金属纳米团簇的催化剂设计与催化机理研究。揭示了纳米团簇催化剂的原子排列、表界面结构和催化效率以及催化选择性之间的本质规律。 近十年来，围绕着金属纳米团簇研究方向，谢建平团队在国际期刊上发表论文170余篇；连续两年（2018和2019年度）入选科睿唯安公布的“高被引科学家”名单（化学领域）；入选皇家化学会会士；应邀在材料、化学、化学工程等领域的国际会议上做学术报告50余次，并多次担任分会议主席。 海内外科研合作微信群（实名制-仅限老师和部分优秀博士后），在招生招聘、学生培养、仪器共享、材料互用、科研课题通力合作等方面科学交流。加微信群方式：添加编辑微信 18965840059，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。