研究小组在溶液中金属纳米团簇的近红外(NIR)发射中实现了接近一致的室温光致发光量子产率(PLQY)(>99%)。他们的工作发表在《科学》杂志上。

金纳米团簇(AuNC)作为近红外发射材料在生物医学应用中具有潜力。然而，AuNC在NIR区域的PLQY通常较低，通常低于10%。为了解决这个问题，研究人员合成了Au22(tBuPhC=C)18(Au22)及其铜掺杂对应物Au16Cu6(tBuPhC=C)18(Au16Cu6)，以研究它们的光物理性质。

单晶X射线衍射分析表明Au22和Au16Cu6具有相似的结构。Au22在690nm处显示发射峰，而Au16Cu6在720nm处显示发射峰。Au22和Au16Cu6在空气中的绝对PLQY分别为9%和95%。

在脱气溶液中，通过绝对法和相对法测量，Au16Cu6的PLQY达到100%。时间相关单光子计数测得Au22和Au16Cu6的光致发光寿命分别为485ns和1.64μs。

通过瞬态吸收光谱对NCs激发态动力学的进一步研究表明，两种NCs的发光态均源自三重态(T1)，并且在飞秒瞬态吸收光谱中观察到了不同的动态过程。在380nm激发下，Au22显示出148ps的缓慢上升，而Au16Cu6显示出0.5ps的快速弛豫。

三重态敏化实验证实这些过程归因于从单重态(S1)到T1的超快系间窜越(ISC)。由于铜掺杂，Au16Cu6具有较小的ΔEst，显着加快了其ISC速率。结果，Au16Cu6最终表现出接近100%的PLQY。

实现接近一致的PLQY的方法可以促进高发射金属簇材料的开发。具体来说，这项工作表明，即使在室温下的溶液中，金铜纳米团簇合金也可以实现接近一致的PLQY，这将使从生物成像到发光器件的应用成为可能。

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