由于复杂的电子动力学，对经典Au₂₅(SR)₁₈及其掺杂纳米团簇(NC)的光致发光(PL)的研究已有十多年，但仍有许多基本问题未得到解答。

在这里，卡内基·梅隆大学金荣超教授重新审视同质金Au₂₅（配体以下省略）和掺杂NC，以及Ag25和掺杂NC，进行比较研究，以理清影响因素并阐明PL机制。

文章要点

1）研究发现，Au₂₅中强的电子振动耦合导致近红外区域的弱PL（~1000nm，室温溶液中的量子产率QY=1%）。Au₂₅与单个Cd或Hg原子的杂原子掺杂增强了激子与主振动的耦合，但减少了与核心呼吸和四极模式的耦合。

2）三种MAu₂₄ NC（M=Hg、Au和Cd）的QY与其PL寿命呈线性关系，表明PL增强中存在抑制非辐射衰变的机制。相比之下，Ag₂₅中较弱的电子振动耦合导致更高的PL（QY=3.5%），并且单Au原子掺杂进一步导致辐射率提高5倍并抑制非辐射衰减率（即，两倍）AuAg₂₄中Ag₂₅的PL寿命（因此，QY35%），但掺杂更多的Au原子会导致金分布到主基序上，从而触发强电子振动耦合，如MAu₂₄ NC中那样，从而抵消了辐射增强效应和Au_xAg_25−x(x=3−10)的QY仅为5%。

研究将为照明、传感和光电应用的高PL金属NC设计提供指导

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Zhongyu Liu, et al, Elucidating the Near-Infrared Photoluminescence Mechanism of Homometal and Doped M25(SR)18 Nanoclusters, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c06543

https://doi.org/10.1021/jacs.3c06543