分享自:

原子级精确的铜(I)炔基簇的圆偏振发光研究

期刊:Angewandte ChemieDOI:10.1002/anie.201908909

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


作者与机构
该研究由Miao-Miao Zhang、Xi-Yan Dong、Zhao-Yang Wang、Hai-Yang Li、Shi-Jun Li、Xueli Zhao和Shuang-Quan Zang共同完成。研究团队来自郑州大学化学与分子工程学院和河南理工大学化学与化工学院。该研究于2020年发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。

学术背景
研究领域为金属纳米团簇的发光与手性光学性质。近年来,原子级精确的金属纳米团簇因其独特的结构和光学性质成为研究热点。其中,炔基保护的铜(I)纳米团簇因其炔基配体丰富的配位模式而备受关注,但由于铜(I)离子在空气中易氧化,其合成与表征仍具有挑战性。此外,金属团簇的发光性质在室温下难以实现高亮度,而结晶诱导发光(CIE)和聚集诱导发光(AIE)效应为提高有机发光体的量子产率提供了有效策略。研究团队旨在通过设计手性炔基配体,合成具有强圆偏振发光(CPL)活性的铜(I)纳米团簇,并探索其在生物成像中的应用。

研究流程
研究分为以下几个步骤:
1. 手性配体设计与合成
研究团队设计并合成了一对手性炔基配体(R/S)-2-diphenyl-2-hydroxylmethylpyrrolidine-1-propyne(简称R/S-DPM),用于诱导形成具有手性金属核心的铜(I)纳米团簇。
2. 铜(I)纳米团簇的合成与表征
将R/S-DPM配体与[Cu(MeCN)4]PF6在二氯甲烷中反应,生成黄色透明溶液。通过紫外-可见吸收光谱(UV/Vis)和圆二色光谱(CD)表征,确认了铜团簇的形成。透射电子显微镜(TEM)显示溶液中存在平均尺寸约为2.0 nm的离散颗粒。
3. 单晶结构解析
通过单晶X射线衍射,解析了R/S-Cu14的晶体结构。结果显示,团簇由扭曲的Cu14核心和8个R/S-DPM配体组成,晶体属于正交晶系手性空间群P212121。
4. 发光与CPL性质研究
在固态下,R/S-Cu14表现出强红光发射和CPL响应,量子产率为8.2%。通过聚集诱导发光(AIE)实验,研究团队发现团簇在二氯甲烷/正己烷混合溶剂中表现出明显的AIE效应,并触发了CPL信号。
5. 生物成像应用探索
研究团队评估了R/S-Cu14在Hela细胞和NG108-15细胞中的生物成像潜力,发现团簇在细胞质中均匀分布,表现出良好的生物相容性和稳定性。

主要结果
1. 手性配体成功诱导铜团簇形成
UV/Vis和CD光谱证实了铜团簇的形成,且其CD信号与配体不同,表明手性成功传递至金属核心。
2. 单晶结构揭示独特金属框架
R/S-Cu14的晶体结构显示其由扭曲的Cu14核心组成,配体通过多种配位模式与金属核心结合,形成了手性金属框架。
3. 强红光发射与CPL响应
在固态下,R/S-Cu14表现出强红光发射,量子产率为8.2%,CPL信号的发光各向异性因子(glum)高达1.0×10^-2。
4. AIE效应触发CPL
在混合溶剂中,团簇表现出明显的AIE效应,随着正己烷比例增加,发光强度逐渐增强,并触发了CPL信号。
5. 生物成像应用潜力
R/S-Cu14在细胞成像中表现出良好的稳定性和生物相容性,表明其在生物标记领域具有潜在应用价值。

结论
研究团队成功合成了一对原子级精确的手性铜(I)纳米团簇R/S-Cu14,并揭示了其独特的AIE和CPL性质。该研究不仅为手性金属团簇的设计与合成提供了新思路,还展示了其在生物成像中的应用潜力。研究结果对开发新型手性光学材料和生物标记工具具有重要意义。

研究亮点
1. 首次报道室温下强CPL活性的铜(I)纳米团簇
研究首次合成了具有强CPL活性的铜(I)纳米团簇,填补了该领域的研究空白。
2. AIE效应触发CPL的新机制
研究揭示了AIE效应在触发CPL中的关键作用,为理解金属团簇的发光机制提供了新视角。
3. 生物成像应用探索
研究团队首次将手性铜团簇应用于生物成像,展示了其在生物医学领域的潜在价值。

其他有价值的内容
研究团队通过密度泛函理论(DFT)和时间依赖DFT(TD-DFT)计算,进一步验证了团簇的电子跃迁机制,揭示了其发光起源。此外,团簇在空气中表现出优异的热稳定性,为实际应用提供了保障。


以上是对该研究的全面报告,涵盖了研究背景、流程、结果、结论及其科学价值与应用潜力。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com