一个日本研究团队发现，在纳米团簇中仅添加一个银原子，就能使其发光效率提升 77 倍。

由东北大学、东京理科大学及分子科学研究所组成的联合研究团队揭示，添加单个银（Ag）原子可显著改变高核银纳米团簇（NCs）的发光特性。

他们的研究显示，在室温条件下，光致发光（PL）量子产率（QY）提升了77倍——这一重大成果有望加速下一代光电与传感技术的研发进程。该研究成果近日发表于《美国化学会志》。

光致发光量子产率用于衡量一种材料将吸收的能量转化为可见光的效率。提高这一效率可直接惠及电视等设备所采用的有机发光二极管（OLED）显示技术。

然而，实现高光致发光量子产率（PLQY）并非仅凭选择强发光材料就能达成。以银纳米团簇为例，其本身光致发光效率较低，尽管具备非凡的光学潜力，却仍限制了其实际应用。

银纳米簇的设计与比较

为更深入地探究结构与性质之间的关系，该团队合成并对比了两种结构紧密相关的阴离子模板化银纳米团簇（Ag NCs）：[SO4@Ag78S15(CpS)27(CF3COO)18]+，即Ag78纳米团簇（CpS：环戊硫醇盐），以及[SO4@Ag79S15(iPrS)28(iPrSO3)15(CF3COO)4]，即Ag79纳米团簇（iPrS：异丙硫醇盐）。这两种纳米团簇具有共同的结构框架，主要区别在于Ag79纳米团簇的最外层多了一个银原子。

这一添加过程是通过对表面保护配体进行细微修饰实现的，特别是通过原位生成的异丙基磺酸根（iPrSO3–）基团，在纳米晶（NC）骨架内创造出一个空位，从而实现了额外原子的嵌入。尽管核心结构基本保持不变，但外壳修饰却产生了深远影响。

在Ag79纳米团簇（NC）中，所添加的银原子提升了辐射衰减速率，并使团簇结构更为稳固。这种稳固性有效抑制了非辐射衰减途径，而这些途径通常会降低发光效率。得益于这些因素——因对称性降低而增强的辐射衰减，以及因结构稳固而减少的非辐射损耗——Ag79纳米团簇在室温下的光致发光（PL）量子产率相较于Ag78纳米团簇实现了高达77倍的显著提升。

迈向新一代发光材料

根岸教授解释道：“这是首个确凿证据，表明在配体设计的引导下，仅需额外引入一个银原子，便可大幅提高性能。”“我们的发现为通过原子级结构改造，理性设计高效发光纳米团簇开辟了一条新途径。”

随着这一全新进展，研究人员预计，在高性能发光器件、生物成像及催化体系等领域，将迎来部署银纳米簇的新契机，而这些领域对室温下高效发光的要求至关重要。

参考文献：《通过额外银原子的掺入激发高核银纳米团簇的光致发光》，作者：秋山葵、萨基亚特·侯赛因、苏拉夫·比斯瓦斯、白冈拓史、赵培、中本真奈、小形大治、川脇徳久、新堀义树、汤浅纯平、江原雅弘、根岸雄一，发表于2025年9月30日《美国化学学会杂志》。 DOI：10.1021/jacs.5c10289