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受配體保護的金屬納米團簇（NCs）在能量轉換領域顯示出巨大的潛力，因為可以通過改變其大小（即金屬原子數），組成和納米結構來精確調節其電子能帶結構。通過改變金NC的原子堆積方式，激發態的壽命可以長達5微秒，可與塊體硅媲美。金屬NC的*高被占領分子軌道（HOMO）和*低未被占領分子軌道（LUMO）之間具有明顯間隙，同時可以在吸收光后產生激子（電子-空穴對），因此將它們視為小帶隙半導體是合理的。

金屬納米團簇發光原理圖如下：

金屬納米團簇材料的精準調控:

近二十余年來硫醇保護的金屬納米團簇（Nanocluster, NC）的迅速崛起為在原子層面上實現金屬材料的精準調控提供了理想的研究平臺。硫醇保護的金屬NC是一類尺寸超?。?lt; 3 nm）的納米顆粒。得益于其日臻成熟的精確到原子的合成（通過化學手段等）和表征（通過**的質譜和X-射線技術等）手段，硫醇保護的金屬NC通?？梢杂妙愃朴诜肿拥摹胺肿邮健北硎荆喝鏪Mn(SR)m]q, 其中n, m 和q分別表示單個團簇中金屬原子（M），硫醇配體（SR）以及凈電荷的數目。基于在此超小尺度下的強量子限域效應以及獨特的金屬-硫醇鍵（M-SR），金屬NC呈現出新穎的類分子性質（如HOMO-LUMO躍遷，量子化電荷行為，本征旋光性，強熒光，以及**的催化活性和選擇性等），使其在催化，生物醫藥和清潔能源等領域具有廣泛的應用前景。除此之外，上述類分子性質還表現出強烈的尺寸/結構相關性，為在原子尺度上監測金屬納米團簇的尺寸和結構演化過程提供了便捷的手段。

金屬納米團簇發展前景：

金屬納米團簇是一種新型功能納米材料，由于其具有許多獨特的性質，如高催化活性、高光吸收率、高穩定性等，使得它們在許多領域中具有廣泛的應用前景。

在生物醫學領域，金屬納米團簇可以作為熒光成像劑，用于醫學成像中。在催化反應領域，金屬納米團簇可以作為高效催化劑，用于二氧化碳還原反應以及有機物氧化反應過程中。在光電材料領域，金屬納米團簇可以作為光波導材料，用于集成光學以及信息儲存。

隨著技術的不斷進步，金屬納米團簇的商用化進程將有所加快。目前，我國金屬納米團簇行業尚處于起步階段，以實驗室研發為主。但是，我國在金屬納米團簇的研發方面已經取得了一些進展，例如中國石油大學材料科學與工程學院邢偉教授團隊成功制備出一種**鉑納米簇催化劑，該產品未來將被用于堿性電催化氫氧化反應中。

此外，金屬納米團簇的**性能和應用前景也引起了科研人員的廣泛關注。例如，安徽大學**材料原子工程研究中心陳爽副教授和朱滿洲教授組成的科研團隊，發現配體保護的兩種金屬團簇材料具有**的光波導性能，研制的兩種金屬團簇的晶體排列和分子取向導致了其**的極化比，光損耗系數低于大多數無機、有機和雜化材料，為有源波導和極化材料家族提供了新成員。這在未來信息儲存、集成光學等領域具有潛在應用前景。

總的來說，金屬納米團簇作為一種新型功能納米材料，在眾多領域擁有廣闊應用前景。未來伴隨研究深入、技術進步，我國金屬納米團簇行業發展速度將進一步加快。但是，目前金屬納米團簇的發展還面臨著一些挑戰和問題，例如制備技術不成熟、生產成本高、應用效果不穩定等。因此，需要加強研發力度，推動技術進步，提高金屬納米團簇的穩定性和可重復性，進一步拓展其應用范圍。

金屬納米團簇的制備，合成方法與機理

金屬納米團簇的制備主要包括自上而下法和自下而上法。其中，自上而下法是將納米粒子或者更大的塊體金屬材料經過一定的方法尺寸逐漸變小，*終形成納米團簇的過程。而自下而上法則將相應的金屬前驅體通過還原劑還原成原子，然后零價的原子逐漸成核形成簇的過程。此外，常見的制備方法還有配體保護法、化學還原法、光還原法、超聲法、微波法、化學刻蝕法等。這些方法具有各自的特點與方式，對納米團簇的合成都做出了不同程度的改進，它們都是制備超小尺寸納米團簇的有效途徑。新加坡國立大學謝建平教授課題組和青島科技大學袁勛教授課題組于近期在Accounts of Chemical Research上發表題為 “Toward Total Synthesis of Thiolate-Protected Metal Nanoclusters[3]”的受邀綜述，系統總結了硫醇保護的金屬納米團簇精確到原子的合成策略，生長機理，以及自組裝研究的進展。重點介紹了金屬納米團簇的四種合成策略以及機理，分別為：

1、還原生長法(Reduction Growth)

還原生長法重點在于還原，即采用還原劑將三價金或一價金還原的過程。還原過程的快慢，還原劑的強弱對反應成功與否至關重要。比如強還原劑硼氫化鈉，溫和還原劑氰基硼氫化鈉，CO等等。

下圖通過還原生長法合成[Au25(SR)18]-團簇示意圖。

金屬納米團簇的制備

2、種子生長法(Seeded Growth)

種子生長法即采用較小尺寸金屬納米團簇作為種子，逐步生長為較大尺寸金屬納米團簇的方法。與還原生長法相似，均可以通過2電子（e-）還原過程實現。

下圖以[Au25(SR)18]為種子納米團簇生長合成[Au44(SR)26]2-納米團簇示意圖。

[Au25(SR)18]

3、合金化法 (Alloying Reaction)

合金化法即利用一定量的外來模體（motif）逐步交換原來納米團簇表面的模體實現金屬交換從而得到異金屬摻雜的合金納米團簇的方法。關于這種方法的具體案例可詳細參考安徽大學朱滿洲教授課題組*近發表在Accounts of Chemical Research上題為Customizing the Structure, Composition, and Properties of Alloy Nanoclusters by Metal Exchange[6]的綜述。

下圖[Ag44(SR)30]4-納米團簇的表面保護模體交換反應示意圖。

[Ag44(SR)30]4-納米團簇的表面保護模體交換反應示意圖