近日，安徽大学朱满洲教授团队的AMR述评文章“Structural Evolution in Transition-Size Gold Nanoclusters: Insights into Nucleation and Growth through the Insertion-Collapse Mechanism”在线发表。文章总结了金纳米团簇在过渡尺寸阶段的成核与生长演化规律，着重讨论了“插入—塌陷”机制在这一尺寸演化阶段中所起的重要作用，并总结了目前团簇生长演化机理研究所面临的一些挑战。

关键词：金纳米团簇；结构演化；机理研究

Our explorations on the nucleation mechanism, growth pattern in kernel and structural skeleton, and electronic structure evolution of transition-size gold nanoclusters together describe the structural evolution of the initial stage of nanocluster formation, providing important information and research models for understanding the origin and growth mechanism of nanoclusters and even metal condensed matter.

This mechanism indicates that the size growth process of gold nanoclusters is through the insertion of gold atoms into the surface of the nanocluster, causing the collapse of gold atoms on the surface of the nanocluster to the core, thus achieving the growth of the core and size.

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文章内容简介

金纳米团簇作为研究金属凝聚态物质形成与演化的重要模型体系，能够以原子级精确结构为基础，为理解金属—金属相互作用、原子堆积方式及其演变规律提供直观而可靠的研究平台。尤其是过渡尺寸金纳米团簇，位于金属配合物与等离激元金属纳米颗粒之间，是探索金属凝聚态物质起源及纳米团簇早期形成机制的关键对象。然而，现有研究多集中于纳米团簇的静态结构表征及其性质关联，对于其在成核初期如何发生逐步生长、结构重构与电子演化的认识仍然不足。围绕这一问题，本述评总结了一系列过渡尺寸金纳米团簇的精确结构以及它们之间的结构演化关系，建立了该尺寸区间内的结构演化图谱。文章重点介绍了“插入—塌缩”机制在过渡尺寸纳米团簇结构生长演化过程的所起的重要作用，并从成核机制、骨架生长到电子结构演化系统描绘了金纳米团簇形成初期的结构演变过程，为理解纳米团簇乃至金属凝聚态物质的起源与生长机制提供了重要的研究基础。

图1.过渡尺寸金纳米团簇几何与电子结构生长演化规律

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AMR：您选择该领域的初心是？

作者团队：     

选择金属纳米团簇研究，首先源于对“结构决定性质”这一核心科学问题的兴趣。金属纳米团簇处于原子分子和纳米材料之间的关键尺度，每一个原子的增减、每一种配体的变化，都可能带来性质上的显著差异，这使它成为研究原子尺度构效关系的理想体系。同时，这一领域最吸引人的地方在于“精准可控”。相较于传统纳米材料，金属纳米团簇能够实现更高水平的原子级结构解析与合成调控，为我们揭示材料生长机制、理解结构演化规律提供了独特窗口。更重要的是，它不仅有深刻的基础科学价值，也面向催化、发光、生物成像、传感和能源转化等应用方向展现出巨大潜力。这种“基础研究与应用探索并重”的特点，是我们长期坚持这一领域的重要原因。

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AMR：您对这个领域的发展有何愿景？

作者团队：   

我希望这一领域未来能够从“解析结构”进一步走向“理解过程、精准调控和功能创造”。不仅要看清团簇是怎样生长和演化的，还要实现从经验合成到理性设计的跨越，最终推动金属纳米团簇在催化、发光、传感、生物医学等领域发挥更大作用。

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AMR：请和大家分享一下这个领域可能会出现的研究机会！

作者团队：   

未来这一领域最重要的研究机会，集中在生长机制解析、原位动态表征、理论计算与人工智能辅助设计、异质原子掺杂以及实际应用转化等方向。尤其是在“从静态结构研究走向动态演化认知”“从精确合成走向精准应用”这两个层面，仍然有非常广阔的创新空间。

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AMR：请和大家分享一下这个领域可能会出现的研究机会！

作者团队：

       我认为，这一领域的人才培养应更加注重交叉融合和基础能力并重，既要培养学生的合成与表征能力，也要强化结构意识、机制意识和理论思维。同时，还应倡导长期主义和科研规范，鼓励青年学者在扎实积累中解决真正重要的科学问题。

朱满洲，安徽大学化学化工学院教授，博士生导师。2012年入选教育部长江学者特聘教授。现任杂化材料结构与功能调控教育部重点实验室主任。无机-有机杂化功能材料化学安徽省重点实验室主任。“无机/有机杂化功能材料的可控制备及应用”教育部创新团队和全国高校黄大年式教师团队负责人。“杂化材料结构与功能调控”科技部高等学校学科创新引智计划基地负责人。英国皇家化学会杂志Nanoscale和 NanoscaleAdvances副主编，NanoscaleHorizons顾问委员会成员，Aggregate、结构化学编辑委员会成员。主要从事金属团簇材料化学与非专利药物合成工艺研究。建立了可控合成结构精确的金属团簇的方法，使团簇的液相制备从随机向精准发展。部分阐明了金属团簇结构与理化性质之间的量子化学规律。提出了“金塌陷生长”的团簇生长机制，揭示了金属团簇的几何/电子结构演化过程。实现了功能导向的多级团簇结构的精准构筑。开展了基于精确结构的金属团簇的催化与光电应用研究，为构造具有独特功能的新一代催化剂与光电器件提供理论依据与实验支撑。主持与参与开发新药十多项。至今已在Science、Nature Synthesis、PNAS、J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Sci. Adv., Nat. Commun.等国际知名刊物上发表论文300多篇。

康熙，安徽大学教授，博士生导师。2020年于安徽大学获博士学位，随后入职安徽大学工作。主持国家自然基金项目面上和青年项目，安徽省自然科学基金优青项目，安徽省教育厅优秀青年科研项目等。任Chinese Journal of Structural Chemistry青年编委。以第一/通讯作者在Nat. Synth., PNAS, Natl. Sci. Rev, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Sci. Adv., Nat. Commun.等高水平期刊发表论文60余篇，被引7000余次，h-index值为43。受邀在Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Acc. Mater. Res., Coord. Chem. Rev.等发表系列综述，在“Elsevier”出版的两本英文专业论著中撰写三个章节。主要研究方向为金属团簇化学、纳米荧光材料与有机-无机杂化材料。

李钦臻博士，安徽大学材料科学与工程学院博士后。2022年于安徽大学获得博士学位，导师为朱满洲/张惠教授。毕业至今于安徽大学进行博士后研究，主要研究方向为金基纳米团簇的结构转变机理。

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Structural Evolution in Transition-Size Gold Nanoclusters: Insights into Nucleation and Growth through the Insertion-Collapse Mechanism

Qinzhen Li; Xi Kang; Manzhou Zhu*

原文链接：

https://pubs.acs.org/amrcda/article/doi/10.1021/accountsmr.6c00224/5438074

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