我校先进材料原子工程研究中心在团簇非线性光学性能调控领域取得新进展

发布时间:2022-10-21

本网讯(化学化工学院 康熙)近日,我校先进材料原子工程研究中心朱满洲/康熙研究团队与张琼课题组展开合作,实现了荧光团簇非线性光学性能的精准调控。相关研究成果以“Control the Single-, Two-, and Three-Photon Excited Fluorescence of Atomically Precise Metal Nanoclusters”为题在化学领域国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上在线发表(DOI10.1002/anie.202213016)。安徽大学化学化工学院2020级硕士研究生潘佩瑶为论文第一作者,朱满洲教授、张琼副教授和康熙博士为论文共同通讯作者,安徽大学为唯一通讯单位。

金属团簇作为凝聚态物质的最初始形态, 在物质由原子、分子向宏观材料转变过程中起着关键作用。一方面,对金属团簇结构及性质的探索,可以揭示出金属团簇的量子局限效应与其理化性质之间的量子化学规律;另一方面,金属团簇独特的物理和化学性质使其在催化、生物传感、分子器件等领域具有广泛应用。光致发光是团簇材料最吸引人的性质之一,根据激发路径不同,团簇荧光可分为单光子激发荧光和多光子激发荧光,对应着团簇线性光学和非线性光学。以往关于团簇荧光的研究多集中在其线性光学分析,而对其非线性光学的研究鲜有报道。如何实现荧光团簇非线性光学性能的精准调控,在团簇化学中一直是一个难题。

 

1. 荧光纳米团簇单光子、双光子、三光子激发荧光性能的精准调控。

 

在此工作中,研究人员以团簇溶剂效应为基础,针对荧光团簇非线性光学性能展开研究,成功实现其单光子、双光子、三光子激发荧光的精准调控。以Au9Ag6(SR)4(DPPOE)3Cl3荧光纳米团簇为例,溶剂极性不仅影响团簇的单光子荧光强度及出峰位置,还可以实现团簇单、双、三光子荧光转化,即实现溶剂化效应精准调控团簇线性光学和非线性光学性质(图1)。他们总结出:增加溶剂极性、提高偶极距、增大HOMO-LUMO能隙、降低溶剂粘度是荧光团簇展现高阶多光子激发荧光的四个关键因素。Au9Ag6荧光团簇为在在原子级别上精确分析簇合物非线性光学性能提供了理想的研究平台,为制备具有可控非线性光学性能的簇合物材料提供了实验和理论基础。


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