新加坡国立大学谢建平教授&青岛大学王宗花教授团队:聚集增强原子精确的金属团簇的光声信号

文摘   科学   2024-07-08 08:01   广东  

Aggregate (《聚集体》)致力于发表聚集体科学领域的基础和应用研究的重要进展和创新性成果,包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛,单分子层次之上均可视为聚集体。

Aggregate (《聚集体》)鼓励人们打破学科藩篱,实现研究范式的转移,在更高的结构层次上探索更复杂的系统和过程。


文章信息



通讯作者:谢建平(新加坡国立大学),王宗花&陈积世(青岛大学)

作者:周昶林,王勐,姚桥峰,周瑜,侯传涛,夏建飞,王宗花*,陈积世*,谢建平*


Keywords:

aggregation-enhanced photoacoustic

gold nanocluster

intermolecular excited state energy transfer

intramolecular motion

ligand effect

原文链接:

https://doi.org/10.1002/agt2.401

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文章简介


原子精确的金属团簇具有良好的稳定性、生物相容性和肾代谢性,在生物成像和标记领域具有潜在的应用前景。然而相关应用主要依赖于其荧光发射性质。近年来,金属团簇也被用作光声成像(PAI)的造影剂,但光声信号强度相对较弱限制了其应用。因此亟需提高金属团簇的光声转化效率。

在本工作中,作者以经典的水溶性金属团簇Au25SR18(SR为硫醇)为例,发现加入弱极性溶剂诱导的金属团簇在水溶液中生成的聚集体的光声信号强度和光声转换效率明显高于单分散的金属团簇,而且信号强度和转换效率高度依赖于团簇的聚集程度,而聚集增强光声强度与团簇的配体密切相关。进一步的实验结果表明,聚集导致的团簇光声信号的增强是由于聚集体抑制了激发态团簇向周围介质分子的分子间能量转移过程,而非抑制了激发态团簇的辐射跃迁过程。

该工作提出了一种增强金属团簇的光声信号的新策略,同时深入探讨了增强的光声能量的来源。这为新型金属团簇基的光声造影剂的开发提供了新的思路。

图1. 乙醇加入诱导Au25SR18在水溶液中聚集; 不同乙醇体积下DLS粒径(A)和吸收光谱(B)的变化趋势,Au25SR18分散在纯水(C)和乙醇体积为70%的混合溶剂(D)中的TEM照片和瑞利散射强度,分散在不同乙醇体积中的团簇的光声成像照片(E)及其信号强度和光声转换效率(F)


图2. Au25Cys18修饰苯甲酰基和正己酰基的反应策略(A),产物表征(B)、(C)和(D),及其产物在溶液中的光声信号随溶液中乙醇体积的增加而增强的现象,其它三种配体保护的Au25表现出同样乙醇体积依赖的PA强度增强

以上研究论文以“Ligand-dependent aggregation-enhanced photoacoustic of atomically precise metal nanocluster”为题发表于 Aggregate 期刊,论文第一作者为青岛大学化学化工学院的硕士研究生周昶林王勐通讯作者为新加坡国立大学谢建平教授,青岛大学王宗花教授和陈积世副教授。

Aggregate 2024, 5, e401.)


通讯作者


陈积世,青岛大学副教授。从事原子精确金属纳米簇的合成与性质研究,主持山东省自然科学基金一项,近年来在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Aggregate、Small、Chem. -Eur. J.、Dalton Trans.等期刊发表SCI论文20余篇。


王宗花 青岛大学二级教授,博导。获得山东省泰山学者特聘专家、山东省有突出贡献的中青年专家等人才项目。2次入选(2020及2022年)世界排名前2%科学家(美国斯坦福大学评选).曾任青岛大学化学化工学院副院长、青岛大学分析测试中心主任。现任山东省中日碳纳米材料合作研究中心主任。迄今,在Chem. Soc. Rev.、Coord. Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Anal. Chem.、Nanoscale、Chem. Commun.、Chem. -Eur. J.、Biosens. Bioelectron.等期刊发表SCI论文328篇,11篇论文入选“ESI高被引论文”,论文共被引用2400余次。授权发明专利43项(首位发明人)。获山东省科学技术奖(自然科学奖)二等奖、中国分析测试协会(CAIA)一等奖、山东省高校优秀科研成果自然科学一等奖、青岛市科学技术奖自然科学二等奖等奖项。

谢建平,新加坡国立大学(NUS)化学与生物分子工程系,教授。2010年加入NUS后建立了研究团队,科学研究始终聚焦在金属纳米团簇领域。具体研究内容广泛涉及到金属纳米团簇的(1)精准合成、(2)可控自组装、(3)荧光性能优化与机理研究,及其在(4)生物诊断与治疗领域的基础与应用研究。近十年来,围绕着金属纳米团簇研究方向,谢建平团队在Nat. Chem. 、Chem、 Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等国际期刊上发表论文230多篇,相关论文被引用29000多次,H-index为91;连续五年(2018-2022年度)入选科睿唯安公布的 “高被引科学家” 名单。


课题组链接:

https://blog.nus.edu.sg/xiegroupnus/

1. 新加坡国立大学谢建平教授团队:荧光金属纳米团簇用于生物传感及生物成像

2. 新加坡南洋理工大学陈晓东教授团队:功能器件中的金纳米组装和复合材料

3. 中国科学技术大学周蒙教授:由Au13单元构建的金纳米团簇的光学性质

4. 日本东京理科大学Yuichi Negishi教授团队:原子级精确硫醇保护的金纳米团簇——结构设计和物理化学特性的现状总结

5. 西北工业大学尚利教授团队:基于蛋白质模板精确构建的金纳米团簇荧光开关

6. 澳大利亚麦考瑞大学王玉玲教授团队:从蛋白质冠的角度探究形状依赖的蛋白质诱导的金纳米颗粒的稳定性


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