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發(fā)光材料被廣泛應用于光電器件、化學傳感及生物成像等前沿領域。傳統(tǒng)的發(fā)光材料通常在聚集后發(fā)生發(fā)光淬滅（ACQ）的現(xiàn)象。相反，聚集誘導發(fā)射（AIE）材料則表現(xiàn)為聚集后產(chǎn)生明亮發(fā)射，然而其在分散狀態(tài)下發(fā)光較弱。上述看似矛盾的發(fā)光現(xiàn)象促使科學家們開發(fā)在分散狀態(tài)及聚集狀態(tài)都具有明亮發(fā)射的新型發(fā)光材料。超小發(fā)光金納米團簇（d < 3 nm）具有從可見光到近紅外二區(qū)（500-1700 nm）可調的發(fā)射及原子級精確的Au(0)核/Au(I)-配體殼結構，其中表面配體不僅保護Au(0)核以決定其固有的光致發(fā)光性能，而且可以通過非共價相互作用影響其物理化學性質，因此金納米團簇是一類可同時調控其分散及聚集狀態(tài)發(fā)光現(xiàn)象的理想材料。

近日，華南理工大學劉錦斌教授課題組聯(lián)合中國科學技術大學周蒙教授課題組使用Au₂₅(pMBA)₁₈（pMBA = 4-巰基苯甲酸）作為原子級精確的發(fā)光納米材料模型，通過在分子水平上精確地控制簇內及簇間非共價相互作用，實現(xiàn)了金納米團簇在分散及聚集狀態(tài)下可控的近紅外二區(qū)發(fā)射，顯示出與傳統(tǒng)ACQ或AIE發(fā)光材料不同的獨特行為。上述發(fā)現(xiàn)不僅有助于深入理解金納米團簇的發(fā)光機理，也可促進金納米團簇在水溶液中（包括分散態(tài)及聚集態(tài)）、固體及有機相中的應用研究。

該工作發(fā)現(xiàn)Au₂₅(pMBA)₁₈的發(fā)光強度隨pH的降低而呈現(xiàn)出先增強后降低的特殊響應規(guī)律，并進一步揭示了上述現(xiàn)象的產(chǎn)生原因為簇內及簇間相互作用之間對Au₂₅(pMBA)₁₈發(fā)光影響的顯著差異，即簇內相互作用使得Au₂₅(pMBA)₁₈激發(fā)態(tài)壽命延長，并抑制其非輻射躍遷，從而實現(xiàn)發(fā)光增強；而簇間相互作用則使得Au₂₅(pMBA)₁₈激發(fā)態(tài)壽命顯著縮短（縮短約1330倍），并促進其非輻射躍遷，使其發(fā)光淬滅。

基于上述規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，該工作分別構建了通過外源性物質的引入以降低簇間相互作用，以及雙配體表面設計策略以增強簇內相互作用的新方法，對Au₂₅(pMBA)₁₈在分散態(tài)及聚集態(tài)的發(fā)光性能進行可控調控，分別實現(xiàn)了在分散態(tài)發(fā)光4.7倍及聚集態(tài)發(fā)光43倍的增強。

最后上述兩種調控策略也可以有效提高金納米團簇在固體狀態(tài)與有機相中的發(fā)光性能，其中固態(tài)狀態(tài)的發(fā)光可實現(xiàn)高達588倍的增強。