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內(nèi)蒙古大學(xué)沈慧課題組報(bào)道了第一個(gè)由硫醇穩(wěn)定的8電子銅納米團(tuán)簇，發(fā)現(xiàn)該團(tuán)簇具有良好的光熱轉(zhuǎn)換性能，并且在模擬太陽(yáng)光照射下也能實(shí)現(xiàn)光和熱的轉(zhuǎn)換。

配體保護(hù)的原子精確金屬納米團(tuán)簇由幾個(gè)到數(shù)百個(gè)金屬原子組成，具有超小尺寸、優(yōu)異的光穩(wěn)定性和高催化活性等特性。其尺寸與電子費(fèi)米波長(zhǎng)相當(dāng)，表現(xiàn)出獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)。該類材料具有豐富的表面配體，從而有望實(shí)現(xiàn)材料功能化。近年來(lái)，大量文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道了具有不同形狀、大小、組成和功能的金屬納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)。但遺憾的是，大多數(shù)的研究關(guān)于Au和Ag納米團(tuán)簇。這些貴金屬元素的相關(guān)研究的高成本在一定程度上限制了它們的經(jīng)濟(jì)和高效應(yīng)用。相比之下，銅納米團(tuán)簇由于其豐富的土壤儲(chǔ)量、低成本和獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)而在最近的研究中引起了極大的關(guān)注。然而，銅納米團(tuán)簇在尺寸、形狀和穩(wěn)定性控制方面的挑戰(zhàn)使得其潛在應(yīng)用的研究遠(yuǎn)未完成。

光熱轉(zhuǎn)換是將光能轉(zhuǎn)化為熱能的一種能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。隨著先進(jìn)納米技術(shù)的不斷發(fā)展，各種具有優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換能力的光熱納米材料被制造出來(lái)，用于探索光熱治療、光催化和生物成像等。相比于傳統(tǒng)金屬納米顆粒的結(jié)構(gòu)不明確，金屬納米團(tuán)簇具有明確的組成和分子結(jié)構(gòu)，可以精確地調(diào)制或構(gòu)建組裝結(jié)構(gòu)，可以很好的為光熱轉(zhuǎn)換中結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的研究提供便利。

基于上述考慮，內(nèi)蒙古大學(xué)沈慧課題組通過(guò)一鍋法制備了新型銅納米團(tuán)簇，并通過(guò)紫外可見(jiàn)光譜、電噴霧電離質(zhì)譜和X射線光電子能譜等組合技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了表征。單晶X射線衍射分析顯示，團(tuán)簇的分子式為[XCu₅₄Cl₁₂(tBuS)₂₀(NO₃)₁₂]（X=S或無(wú)）結(jié)構(gòu)為同心三殼俄羅斯娃娃排列X@Cu₁₄@Cl₁₂@Cu₄₀。  [SCu₅₄Cl₁₂(tBuS)₂₀(NO₃)₁₂]團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)中含有8個(gè)自由價(jià)電子，使其成為第一例由硫醇穩(wěn)定的8電子銅納米簇。由于該團(tuán)簇結(jié)構(gòu)Cu₁₄@Cl₁₂@Cu₄₀的排布和表面上的轉(zhuǎn)子狀配體的協(xié)調(diào)，使得該團(tuán)簇成為光熱材料的優(yōu)秀候選材料。Cu₅₄團(tuán)簇在寬波長(zhǎng)范圍（藍(lán)色或近紅外）內(nèi)具有有效的光熱轉(zhuǎn)換（在~50 s內(nèi)溫度升高71°C，激光波長(zhǎng)為445 nm，光功率密度為0.5 W/cm²）。并且，該團(tuán)簇的光熱特性與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，在不同激光（445 nm和808 nm）照射下表現(xiàn)出相似的光熱轉(zhuǎn)換性能。作者嘗試在太陽(yáng)光下進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換測(cè)試，在模擬太陽(yáng)光（3個(gè)太陽(yáng)）的照射下，光熱轉(zhuǎn)換也能被驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而該團(tuán)簇在太陽(yáng)能利用方面具有很大的潛力。在這項(xiàng)工作中，作者報(bào)道了罕見(jiàn)的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的八電子銅納米團(tuán)簇，并且首次提出了使用原子精確的銅納米團(tuán)簇作為光熱轉(zhuǎn)換材料，為光熱轉(zhuǎn)換提供了新材料以及新思路。