近日，我院黄维院士团队姚传好教授课题组承担的宁波市自然科学基金（202003N4005）项目研究成果以“Identifying the Real Chemistry of the Synthesis and Reversible Transformation of AuCd Bimetallic Clusters”为题，发表于化学领域顶级期刊《美国化学会志》（JACS，影响因子：16.38）。该工作系统地研究了配体的空间位阻和电子效应、Au25的电荷状态和掺杂剂量等因素对AuCd双金属簇结构和性能的影响。
图1. 金镉团簇的原子级可控合成与结构转化。
团簇是介于原子/分子与宏观物质之间的多核聚集体，具有确定的原子组成和化学结构，代表了凝聚态物质的初生态，是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型，对深度认识、理解物质转化的规律具有重大意义。金属团簇凭借自身的精确结构和独特物理化学性质，在各研究领域引起了广泛关注。金属团簇的合金化是调控团簇结构和性能的一种有效策略。相较于单金属团簇，合金团簇能够通过不同金属间的协同效应，改善金属团簇的物化性质，根据实际需求调节相应效能，从而拓展应用前景。目前，团簇研究仍面临两大挑战，一是合成方法局限大、一是原子水平精准调控难。金属团簇的精准掺杂尚未形成较为系统的认识，团簇合成与结构转变的普适性化学问题仍未完全解决。
该项研究中，姚传好教授团队通过控制硫醇配体、前驱体的电荷态和掺杂剂量，制备出多种AuCd双金属团簇。结果表明，配体的空间位阻和Au25的价态是决定最终产物的两大关键因素。例如，带负电荷的Au25-在Cd掺杂过程中主要产物为Au19Cd3-；而以电中性的Au25为前驱体时主要产物为Au24Cd。通过巧妙地操纵具有不同空间位阻的配体，可以实现Au19Cd3与Au24Cd之间的可逆转化。最重要的是，通过精确控制合成条件，以“核取代”的方式成功制备出了最小且具有手性特征的双金属簇合物Au4Cd4。该项目借助金-镉体系双金属团簇的合成与可逆转变，成功揭示了团簇合成中的普适性化学，不仅对开发新型金属纳米团簇合成方法具有极为重要的指导价值，也为加深合金团簇合成机理的理解提供了重要信息，推动了功能金属团簇应用方面的探索。
图2. Au24Cd(SR)18和 [Au19Cd3(SR)18]-之间的可逆转换。
上述工作得到了宁波市自然科学基金项目（202003N4005）、陕西省自然科学基金（2021JM-048）、中央高校基本科研业务费的支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05053
（审核：陈飞）
