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导读
近日，宁夏大学材料与新能源学院刘宽冠教授团队联合中国科学技术大学周蒙教授、清华大学王泉明教授在原子级精确金属纳米团簇的界面结构调控与光致发光性能研究方面取得重要进展。研究成果以“Room-temperature photoluminescence in monocarboxylate-protected silver nanoclusters via steric hindrance-induced interfacial structure locking”为题，正式被国际顶级期刊《Nature Communications》（影响因子15.7）接收发表，宁夏大学为第一完成单位，宁夏大学2023级博士研究生姜文雅、中国科学技术大学孔洁博士为论文共同第一作者，通讯作者为周蒙、刘宽冠和王泉明。
金属纳米团簇因其独特的物理化学性质，在催化、传感、光电器件等领域展现出广阔的应用前景。然而，如何精准调控其界面结构以实现高性能室温发光，一直是该领域的研究难点。刘教授团队创新性地提出了一种基于“空间位阻诱导界面结构锁定”的策略，成功设计并合成了两种原子级精确的单羧酸保护银纳米团簇。
团队通过精细调节羧酸配体的空间位阻，实现了纳米团簇外围配体壳层从“未锁定”的离散结构向“锁定”的紧凑结构的转变。结果表明，这种界面锁定显著增强了团簇的刚性，抑制了分子振动和非辐射跃迁，从而成功激活了银纳米团簇在室温下的光致发光性能。其中，结构锁定的团簇在室温固态下表现出明亮的黄光发射，光致发光量子产率高达53.11%。
团队进一步结合飞秒瞬态吸收光谱与理论计算，揭示了其发光机制：锁定结构促进了膦配体与金属内核之间的高效能量转移，并有效抑制了振动弛豫，从而实现了高性能发光。基于Ma优异的温度依赖发光特性，团队成功研制出可用于低温环境（77K）视觉化传感的器件原型，展现出在低温传感、生物样本保存等领域的应用潜力。
该研究不仅首次阐明了羧酸保护银簇中界面结构与其光致发光性能之间的构效关系，也为今后在原子精度上设计高性能发光材料与微型光电器件提供了全新的思路和理论依据。
此项研究得到了国家自然科学基金（Grant No. 92161106）、宁夏自然科学基金（Grant No. 2024AAC03032、2023AAC02004）等项目的支持。学院团簇新材料团队魏建宇副教授负责论文的计算工作，王帅琦副教授参与了光谱表征部分的研究。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67834-x
来源：宁夏大学材料与新能源学院
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