点击文末阅读原文可直达文献
配体保护金属纳米簇（NCs）是尺寸小于3 nm的超小颗粒，被认为是金属材料的分子状态。由于其原子级精度和蛋白质级分层结构，这些纳米簇展现出类分子的特性，包括离散的能级、强荧光、本征磁性和可编程催化活性。这些特性使金属纳米簇在清洁能源、生物医学和环境治理等领域拥有广阔的应用前景。本研究全面总结了金属纳米簇类分子合成的最新进展，探索了从分子级到原子级的合成策略及其潜在应用。
成果简介
本研究回顾了金属纳米簇类分子合成的关键策略和机制，包括尺寸工程、结构调控及配体设计。在分子级别，通过优化反应动力学和后处理手段，实现了尺寸单分散性的精准控制；在原子级别，通过调整金属核、金属-配体界面及配体外壳的组成和形貌，成功定制了金属纳米簇的层次结构。此外，该研究还提出了基于蛋白质类分层模型的结构解析方法，为进一步优化纳米材料的功能设计提供了理论支持。
研究亮点
蛋白质级分层结构解析
提出了一种蛋白质类分层模型，从一级到四级结构详细解析了金属纳米簇的复杂层次。精准的尺寸调控
通过还原生长、模板转化和簇间反应，实现了金属纳米簇的分子级别尺寸工程。原子级结构设计
在金属核、金属-配体界面和配体外壳的组成及形貌上实现了原子级别的可控调节。多功能应用潜力
纳米簇的类分子特性使其在光催化、传感和电子器件中展现出广泛的应用前景。
配图精析
图1：展示了金属纳米簇从分子级到原子级的合成策略，包括还原生长、刻蚀反应及模板转化的机制示意图。
图2：金属纳米簇的一级结构示意图，类比蛋白质中的氨基酸序列，分析了金属原子与配体类型的关系。
图3：展示了金属核的多种二级结构形貌，包括面心立方、十二面体及其他对称结构，类比蛋白质中的α-螺旋和β-折叠。
图4：三维堆积的三维金属纳米簇示意图，展示了其三维组装模式和双螺旋结构，类比DNA双螺旋。
图5：分子级尺寸调控的实例，通过实时质谱捕捉还原生长过程中的关键中间物种，揭示了逐步生长路径。
图6：原子级界面工程的应用实例，包括配体交换及表面刚化处理对金属核形貌的调控。
展望
本研究提出的类分子合成策略，为金属纳米簇的精准设计和功能化提供了新视角。未来研究可以进一步优化合成方法，探索金属纳米簇在更多前沿领域中的应用。
文献信息
期刊：Nature Reviews Materials
DOI：10.1038/s41578-024-00741-7
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41578-024-00741-7
点击阅读原文直达文献~
声明：更多内容请参考原文，如有侵权，后台联系编辑删除。
