做納米材料研究的科學(xué)家都是極具浪漫主義情懷的，當(dāng)你的研究對(duì)象變成你的伴侶，當(dāng)你的研究成為戀愛般甜蜜，你還會(huì)整天愁眉苦臉，感嘆科研之路崎嶇么。在前段時(shí)間的推文中，我們報(bào)道了當(dāng)單原子Au遇見Ag納米團(tuán)簇的愛情故事（具體請(qǐng)閱讀“謝建平&袁勛JACS: 像極了愛情，當(dāng)單原子Au遇見Ag納米團(tuán)簇！”）。今天，我們?cè)俳o大家撒一把狗糧，介紹下金屬納米團(tuán)簇遇上AIE之后的愛情故事。近日，謝建平教授團(tuán)隊(duì)與鄭州大學(xué)臧雙全教授合作以“Aggregation-Induced Emission in Luminescent Metal Nanoclusters”為題，在國(guó)際權(quán)威期刊“National Science Review”上發(fā)表了Perspective文章（Xie, J. P. et al. Nati. Sci. Rev. 2020, nwaa208）。該文章的核心思想是：基于對(duì)金屬納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的分子級(jí)精度的認(rèn)知，結(jié)合領(lǐng)域內(nèi)的部分代表性研究成果，著眼于“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”（AIE）型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇的潛在應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)嘗試表達(dá)自己對(duì)于AIE型金屬納米團(tuán)簇的發(fā)光來源、發(fā)光性能調(diào)控和可定制化等基礎(chǔ)研究方面的深入思考和理解，期望為AIE領(lǐng)域和金屬納米團(tuán)簇領(lǐng)域的發(fā)展提供助力。值得強(qiáng)調(diào)的是，該文章中清晰地體現(xiàn)了謝建平團(tuán)隊(duì)從一個(gè)全新的視角-“in and beyond ‘single cluster’ level”-對(duì)于AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇的深入解讀（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).超小尺寸的金屬納米團(tuán)簇（尺寸通常<3 nm）作為一類新興的發(fā)光材料正成為研究熱點(diǎn)。此類材料具有類分子態(tài)的光學(xué)性質(zhì)，并且易于調(diào)控；同時(shí)兼具表面可修飾性高、毒性小、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，在光電和生物醫(yī)療領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，潛力成為傳統(tǒng)發(fā)光材料的替代物和有益補(bǔ)充。目前，金屬納米團(tuán)簇發(fā)光材料的基礎(chǔ)研究尚處在初期階段。揭示其分子水平的發(fā)光機(jī)理，實(shí)現(xiàn)其發(fā)光性能的可控和優(yōu)化是當(dāng)下領(lǐng)域內(nèi)的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。AIE遇上金屬團(tuán)簇的前世和今生（AIE從有機(jī)小分子到無(wú)機(jī)金屬納米團(tuán)簇的發(fā)展歷程）：“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”（AIE）的概念在2001年由唐本忠院士團(tuán)隊(duì)率先提出（Tang, B. Z. et al. Chem. Commun. 2001, 1740）：通過限制分子內(nèi)的旋轉(zhuǎn)、分子間的運(yùn)動(dòng)以及空間共軛等，許多有機(jī)分子表現(xiàn)出了AIE的行為（i.e., AIEgens），并展現(xiàn)了從光電到能源、環(huán)境和生物方面的多種應(yīng)用潛力。受AIE概念的啟發(fā)，于2012年，新加坡國(guó)立大學(xué)的謝建平教授團(tuán)隊(duì)，基于對(duì)金屬納米團(tuán)簇的原子/分子級(jí)“全結(jié)構(gòu)”的認(rèn)知，結(jié)合金屬納米團(tuán)簇膠體“全合成”策略，成功實(shí)現(xiàn)了AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇的制備（Xie, J. P. et al. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 166672.）。AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇具有顯著提高的發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性，為推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展提供了新的思路。在過去的近8年時(shí)間里，AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇受到了領(lǐng)域內(nèi)同行們的廣泛認(rèn)可和深入研究，在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面均取得了顯著成果。比如，獲得了具有原子級(jí)精確結(jié)構(gòu)的、紅光發(fā)射的Au22(SR)18金屬納米團(tuán)簇；實(shí)現(xiàn)了基于金屬納米團(tuán)簇表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)化，獲得具有高發(fā)光強(qiáng)度的團(tuán)簇基組裝體；分子水平上揭示了金屬納米團(tuán)簇的表面結(jié)構(gòu)與其AIE發(fā)光顏色的構(gòu)效關(guān)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遇上金屬團(tuán)簇的未來（AIE型金屬納米團(tuán)簇的發(fā)展趨勢(shì)）：謝建平團(tuán)隊(duì)在文章中就AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇的未來發(fā)展分享了幾點(diǎn)想法：1. 確定金屬納米團(tuán)簇分子水平上的結(jié)構(gòu)與其AIE性能的關(guān)系，將提高對(duì)金屬納米團(tuán)簇發(fā)光性能的可預(yù)測(cè)性和可定制性；2. 開發(fā)具有近紅外區(qū)吸收或發(fā)射的水溶性、小尺寸的高發(fā)光性能的AIE型金屬納米團(tuán)簇，充分發(fā)揮其在生物醫(yī)療領(lǐng)域的潛力優(yōu)勢(shì)是研究重點(diǎn)；3. 賦予AIE型發(fā)光金屬納米團(tuán)簇高導(dǎo)電性、高熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的可加工性等意義非凡，這將推動(dòng)團(tuán)簇基光電器件的成功構(gòu)筑與發(fā)展；4. 除了廣泛研究的貴金屬團(tuán)簇，許多地球儲(chǔ)存量大、價(jià)格低廉、環(huán)境友好的過渡金屬團(tuán)簇值得持續(xù)探索；5. 在AIE型金屬納米團(tuán)簇的總體系中，許多發(fā)光機(jī)制亟待細(xì)化和明確，這將有助于推動(dòng)對(duì)AIE型金屬納米團(tuán)簇發(fā)光機(jī)制的理解和發(fā)展。Zhennan Wu, Qiaofeng Yao, Shuang-quan Zang, Jianping Xie.* Aggregation-induced emission in luminescent metal nanoclusters. National Science Review (2020). https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa208/5898676武振楠：新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）化學(xué)與生物分子工程系博士后。2016年6月于吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院，超分子國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲得博士學(xué)位（導(dǎo)師：張皓教授，2011年9月-2016年6月）；之后分別在阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)，物理科學(xué)與工程系（KAUST，導(dǎo)師：Prof. Osman. M. Bakr，2016年7月-2018年4月）和新加坡國(guó)立大學(xué)，化學(xué)與生物分子工程系（NUS，導(dǎo)師：謝建平教授，2018年4月-至今）做博士后研究。研究方向始終集中于“揭示超小尺寸金屬納米團(tuán)簇的自組裝規(guī)律及其發(fā)光增強(qiáng)機(jī)制”。主要研究創(chuàng)新成果包括：（1）揭示超小尺度納米自組裝規(guī)律：設(shè)計(jì)開發(fā)了普適性自組裝體系和方法；可控獲得了系列各向異性自組裝結(jié)構(gòu)；深入理解了多種組裝驅(qū)動(dòng)力的協(xié)同規(guī)律；（2）揭示金屬納米團(tuán)簇發(fā)光增強(qiáng)機(jī)制：建立了自組裝/聚集結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的構(gòu)效關(guān)系；研究了此類材料表面態(tài)發(fā)光的調(diào)控機(jī)制；發(fā)現(xiàn)了組裝體反常缺陷態(tài)發(fā)光增強(qiáng)機(jī)制；發(fā)掘了其在光學(xué)顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。截至目前，已獲得授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利5項(xiàng)，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文33篇，近五年論文被引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。
謝建平：新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）化學(xué)與生物分子工程系，院長(zhǎng)講席副教授。先后在清華大學(xué)獲得本科和碩士學(xué)位，然后在NUS獲新加坡國(guó)立大學(xué)與美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位。2010年加入NUS后建立了研究團(tuán)隊(duì)，科學(xué)研究始終聚焦在金屬納米團(tuán)簇領(lǐng)域。具體研究?jī)?nèi)容廣泛涉及到金屬納米團(tuán)簇的（1）精準(zhǔn)合成、（2）可控自組裝、（3）熒光性能優(yōu)化與機(jī)理研究，及其在（4）生物診斷與治療領(lǐng)域和（5）催化領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究等。1）建立了制備具有原子級(jí)精度的金屬納米團(tuán)簇普適性新方法。率先開發(fā)了包括“CO還原合成法”、“蛋白質(zhì)輔助合成法”、“化學(xué)計(jì)量比合成法”等合成新策略；2）引領(lǐng)通過質(zhì)譜（ESI-MS）分析法揭示金屬納米團(tuán)簇的膠體動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)和刻蝕過程。率先提出了金屬納米團(tuán)簇的“全合成”概念，揭示了其在原子水平上的組分和結(jié)構(gòu)演化過程；3）開發(fā)了金屬納米團(tuán)簇?zé)晒庑阅芴岣叩男虏呗浴Ｂ氏仍O(shè)計(jì)并制備了當(dāng)下廣泛接受的“聚集誘導(dǎo)發(fā)光型”的金屬納米團(tuán)簇，并在分子水平上成功揭示了其發(fā)光本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其熒光性能的優(yōu)化與調(diào)控。并在近期成功把近紅外二區(qū)金屬團(tuán)簇用于生物成像；4）率先開展了基于金銀納米團(tuán)簇的抗菌藥物開發(fā)。成功開發(fā)了用于癌癥放療的金納米團(tuán)簇放射增敏劑；5）充分發(fā)揮金屬納米團(tuán)簇的原子級(jí)精度全結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，開展了基于金屬納米團(tuán)簇的催化劑設(shè)計(jì)與催化機(jī)理研究。揭示了納米團(tuán)簇催化劑的原子排列、表界面結(jié)構(gòu)和催化效率以及催化選擇性之間的本質(zhì)規(guī)律。近十年來，圍繞著金屬納米團(tuán)簇研究方向，謝建平團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊上發(fā)表論文170余篇；連續(xù)兩年（2018和2019年度）入選科睿唯安公布的“高被引科學(xué)家”名單（化學(xué)領(lǐng)域）；入選皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士；應(yīng)邀在材料、化學(xué)、化學(xué)工程等領(lǐng)域的國(guó)際會(huì)議上做學(xué)術(shù)報(bào)告50余次，并多次擔(dān)任分會(huì)議主席。
