本网讯 近日，我校青年教师李浩在荧光金属纳米团簇领域取得突破性进展，相关成果以“Fluorescence resonance energy transfer in atomically precise metal nanoclusters by cocrystallization-induced spatial confinement”为题在国际顶级期刊《Nature Communications》上在线发表（DOI：10.1038/s41467-024-49735-7）。华人策略社区官方网站李浩为论文第一作者，华人策略社区官方网站为共同完成单位。华盛顿大学博士后王添、安徽大学硕士研究生韩娇娇为共同第一作者，安徽大学朱满洲教授、康熙教授、华盛顿大学李晓松教授为共同通讯作者。
荧光共振能量转移（Fluorescence resonance energy transfer, FRET）是发生在两种荧光分子之间的非辐射能量转移现象，是指在外界光源的激发下，其中一种荧光分子（受体分子）吸收另一种荧光分子（供体分子）提供的能量而发光的现象。通常实现FRET过程的条件较为苛刻，它需要供体-受体分子对满足以下条件：（1）供体的发射光谱与受体的激发（或吸收）光谱重叠;（2）供体和受体之间的分子间距离较近（一般小于10纳米）;（3）有利于发生能量转移的分子排列方式。因此，找到一组合适的分子对并成功满足以上所有条件实现FRET过程是难得的。在以往的研究中，FRET过程往往发生在溶液系统里，我们并不能确切的得知分子间的距离以及取向，只能通过半经验公式来计算能够发生FRET过程的有效距离以及能量转移效率，这阻碍了人们对FRET过程的深入理解。
针对以上问题，作者发现Cu8和Cu10纳米团簇满足FRET过程发生的条件1，但是使用物理共混的方式并不能控制Cu8和Cu10纳米团簇分子距离以及取向，因此未能在晶体混合物以及无定型粉末中建立有效的FRET途径。之后，作者使用“共结晶”策略将两种金属纳米团簇分子强制固定在同一晶胞内实现空间限域，使两个金属纳米团簇中心的距离限制在2纳米以下，成功实现了FRET过程（图1）。这也是首次在金属纳米团簇领域内以精确结晶系统实现FRET过程。此外，联合华盛顿大学李晓松教授课题组，使用DFT理论计算从量子化学角度详细分析了Cu8和Cu10纳米团簇分子间距、分子取向对于FRET过程中能量转移效率的影响。这项工作使用一种新颖的方式以原子精确的金属纳米团簇实现FRET过程，表明在晶胞中的团簇分子之间可能存在能量转移过程，为精确调节团簇基光学材料的性能提供了可能，同时也对利用其他类型分子实现FRET过程具有借鉴作用。
图1. 以“共结晶”策略在金属纳米团簇间实现荧光共振能量转移
（作者：肖必华、李浩；一审：朱二树；二审：王爱国；三审：丁益）
