第一作者：Si Li

通訊作者：臧雙全、董喜燕

通訊單位：鄭州大學(xué)、河南理工大學(xué)

配體保護(hù)的金屬簇具有雜化性質(zhì)，將無機(jī)核與有機(jī)配體殼無縫結(jié)合，賦予它們非凡的化學(xué)靈活性，并在不同領(lǐng)域釋放出非凡的應(yīng)用潛力。利用化學(xué)靈活性來擴(kuò)大可用材料庫和刺激新功能的開發(fā)正成為日益迫切的要求。

本綜述聚焦于從結(jié)構(gòu)分析中產(chǎn)生的化學(xué)靈活性的起源，包括團(tuán)簇內(nèi)鍵合、團(tuán)簇間相互作用、團(tuán)簇-環(huán)境相互作用、金屬到配體的比例以及熱力學(xué)效應(yīng)。

首先簡要概述了金屬團(tuán)簇的發(fā)展，并解釋了M(I)/M(I/0)貴金屬團(tuán)簇之間的差異和共同點。

然后介紹了金屬團(tuán)簇的化學(xué)靈活性概念，以及其在化學(xué)、生物學(xué)和材料科學(xué)中的重要性。此外，區(qū)分了無機(jī)核中金屬原子的鍵合特性，這些特性賦予了它們獨特的化學(xué)靈活性。

金屬團(tuán)簇（以銀為例）的尺寸和金屬-金屬鍵的重要性。

第2節(jié)深入探討了金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)分析、鍵合類別和熱力學(xué)理論。詳細(xì)分析了金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，包括金屬-金屬鍵合和金屬-配體鍵合，以及熱力學(xué)效應(yīng)。

金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)，包括金屬核和有機(jī)配體殼層。

接下來的第3至7節(jié)，主要闡明了觸發(fā)化學(xué)靈活性的機(jī)制、轉(zhuǎn)化中的動態(tài)過程、由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變化以及物理化學(xué)性質(zhì)變化。

Au₆-L^Me和Au₁₂-L^Me之間的可逆結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。

第8節(jié)介紹了利用金屬團(tuán)簇及其組裝體所出現(xiàn)的重要應(yīng)用。概述了金屬團(tuán)簇的光學(xué)吸收、發(fā)光與傳感、手性和CPL、磁性和EPR、電化學(xué)性質(zhì)、催化性能和生物應(yīng)用。

不同金屬團(tuán)簇在不同條件下的紫外-可見光譜，反映了它們的光學(xué)性質(zhì)

最后，在第9節(jié)中，討論了這一領(lǐng)域未來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

總結(jié)展望：

本綜述深入探討了金屬團(tuán)簇的化學(xué)靈活性，包括其結(jié)構(gòu)分析、鍵合類型、熱力學(xué)效應(yīng)以及通過各種物理和化學(xué)誘導(dǎo)因素引發(fā)的反應(yīng)。文章詳細(xì)闡述了金屬團(tuán)簇在尺寸、結(jié)構(gòu)和組成上的變化，以及這些變化如何影響團(tuán)簇的物理化學(xué)性質(zhì)。

結(jié)構(gòu)與鍵合：金屬團(tuán)簇由金屬原子或金屬離子組成，具有1-3 nm的尺寸，通過金屬-金屬鍵和金屬-配體相互作用穩(wěn)定。這些團(tuán)簇的內(nèi)有機(jī)金屬核與外部的有機(jī)配體殼層共同賦予了團(tuán)簇獨特的化學(xué)靈活性。

溶劑誘導(dǎo)反應(yīng)：溶劑的極性、配位能力和沸點等特性對金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性有顯著影響，能夠誘導(dǎo)團(tuán)簇發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

化學(xué)誘導(dǎo)反應(yīng)：外來金屬源、非金屬離子、氧化還原反應(yīng)、氫化物、酸堿反應(yīng)以及團(tuán)簇間反應(yīng)都可以作為化學(xué)誘導(dǎo)因素，引發(fā)金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

物理誘導(dǎo)反應(yīng)：光照射、溫度變化、電刺激和壓力等物理因素也能引起金屬團(tuán)簇的電子躍遷和結(jié)構(gòu)變化。

尺寸擴(kuò)展：金屬團(tuán)簇可以通過線性生長、二維生長、立方生長和層狀擴(kuò)展等方式實現(xiàn)尺寸擴(kuò)展，這些生長模式對團(tuán)簇的性質(zhì)和應(yīng)用具有重要影響。

性質(zhì)與應(yīng)用：金屬團(tuán)簇因其獨特的光學(xué)吸收、發(fā)光、手性、磁性、電化學(xué)性質(zhì)和催化性能而在生物傳感、成像、藥物傳遞和催化等領(lǐng)域顯示出廣泛的應(yīng)用潛力。

未來挑戰(zhàn)與機(jī)遇：盡管金屬團(tuán)簇的化學(xué)靈活性為其在材料科學(xué)中的應(yīng)用提供了巨大潛力，但目前對于團(tuán)簇生長機(jī)制的理解仍然有限。未來的研究需要深入探索團(tuán)簇的生長模式、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的動態(tài)過程以及團(tuán)簇的穩(wěn)定性和功能化策略。

標(biāo)題：Chemical Flexibility of Atomically Precise Metal Clusters

期刊：Chemical Reviews

DOI：10.1021/acs.chemrev.3c00896