原子级精确的贵金属纳米团簇

贵金属纳米粒子，如金和银，在催化和生物医学应用的研究领域是众所周知的。例如，金和银纳米粒子可以是各种化学转化(如氢化和氧化)的良好催化剂。由于它们的光学特性和生物相容性，它们还可用于生物成像，并在癌症治疗中作为药物载体和放射增敏剂。银纳米粒子因其对广谱微生物的抗菌活性而被广泛研究并用于商业产品。

不过，它们确实有一些限制。由于它们在分散相中的大小不同，因此很难更好地了解它们的行为。由于纳米科学和纳米技术的进步，已经产生了各种具有有趣物理化学特性的新型纳米材料，这些材料有利于无数的应用。这包括超小金属纳米团簇(尺寸 < 2 nm)，可以在分散相中获得高度均匀的粒径、高原子精度和一致的分子结构。已经生产、结晶和表征了各种金纳米团簇。研究最深入的一种是原子级精确的硫醇盐保护的金纳米团簇。已经报道了几种金纳米团簇。其中硫醇盐保护的Au 25 SR18 个NC 是研究最深入的。通过使用 X 射线晶体学、电喷雾电离光谱、分子动力学和密度泛函理论分析，已经很好地建立了对 Au 25 SR 18 NCs的分子理解。

一般来说，金纳米团簇的物理化学性质与其纳米粒子对应物不同，因为它们的尺寸超小(<2 nm 和 <150 个金原子)，使它们更具反应性，具有更高的表面积体积比和更高的原子利用率。这意味着可以有效利用更多的金原子。超小尺寸也有助于量子限制效应。与等离子金纳米粒子不同，具有连续或半连续能级，金纳米团簇具有独特的离散电子结构和类似分子的特性，例如增强的光致发光、本征磁性、本征手性和离散氧化还原行为。此外，与具有集体性质的金纳米粒子相比，金纳米团簇的物理化学性质更依赖于尺寸和原子。因此，这些特性可以通过配体和金属工程进行显着调整。配体工程的例子包括改变配体的数量和组成，以及修改配体类型、长度和官能团。金属工程可能涉及不同的金属数量和成分。这些策略可用于设计配体保护的金纳米团簇。

IIUM 研究员 Ricca Rahman Nasaruddin 博士自攻读博士学位以来一直致力于 Au 25 SR 18 NCs 的催化研究，并建立了对配体在催化可及性、活性、反应途径和反应机制中的作用的分子理解。目前，她和她的同事正在致力于提高金属纳米团簇的稳定性通过将催化剂固定在可以从农业和制造废物中获得的几种载体材料上来制备催化剂。例如，与游离金纳米团簇相比，从虾壳废料中提取的几丁质上固定的金纳米团簇提高了溶液中 4-硝基苯酚氢化中金纳米团簇催化剂的可回收性，游离金纳米团簇在催化反应后无法回收。

“与单个金和银纳米簇相比，合金金-银纳米簇具有更好的抗菌活性，”Ricca Rahman Nasaruddin 博士说。

他们还致力于生产用于抗菌应用的受谷胱甘肽保护的金银合金纳米团簇。这种新型合金纳米材料可进一步用于各种基于抗菌的应用，如伤口敷料和消毒剂。此外，合金金银纳米团簇还显示出光致发光特性，可以进一步研究用于治疗诊断的应用。Nasaruddin 的研究团队也在研究金纳米团簇在诊断学和纳米化妆品开发中的潜力。

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