第一作者：钱树钰

通讯作者：袁勋

通讯单位：青岛科技大学

研究内容： 

金属纳米团簇(MNCs)具有超小尺寸(<3 nm)、精确的分子结构、强发光、尺寸敏感的理化性质、可调控的金属成分、丰富而可定制的表面化学性质，使其在环境保护、食品安全、农业、疾病诊断、生物标志物识别等领域具有广阔的应用前景。当前，团簇的理化性质对传感应用性能的影响尚未完全明了，水溶性强荧光MNCs的合成策略尚需总结，基于MNCs的荧光传感器的主要构造及传感机制亦需阐明。基于此，该综述首先讨论了对团簇基荧光传感器的工作机制和性能起重要影响的团簇理化性质，然后总结了水溶性强荧光MNCs的主要合成策略。然后简要说明了团簇基荧光传感器的主要构造，并详细阐明了它们的传感机理。最后，对团簇基荧光传感器未来发展所面临的的机遇和挑战进行了展望。

图1 ong>金属纳米团簇基荧光传感器的设计及应用。

要点一： 

如图2所示，MNCs由金属核和有机配体壳组成。金属核和有机配体壳在很大程度上都决定了团簇的理化性质，这对团簇基荧光传感器的设计、检测性能和应用方向均有重要影响。因此，研究MNCs的物理化学性质对设计高性能团簇基荧光传感器具有十分重要的意义。基于此，该文根据团簇的核-壳结构，将其理化性质分为三类，并分别作了细致阐述: (1)金属核相关的理化性质，包括金属核的组成和结构、价态、催化性质；(2)配体壳相关的理化特性，包括配体的位阻、可裁剪性、生物相容性等；(3)团簇的整体属性，包括强荧光、肾清除能力等。

图2 MNCs的金属核-有机配体壳结构示意图。注: 硫醇配体保护的MNCs和蛋白质稳定型MNCs作为两类典型的MNCs，常用于团簇基荧光传感器的构筑。

要点二：

对性能优异的团簇基荧光传感器而言，输出足够的高信噪比的发光信号是实现高灵敏度检测的关键，因此，制备强荧光MNCs对传感器的设计至关重要。该文对高效的强荧光MNCs的合成策略进行了详细总结，这些策略包括金属掺杂、表面基序调控、配体修饰和结构调控。

要点三：文章对团簇基荧光传感器的构造也进行了梳理，根据荧光输出信号的变化将团簇基荧光传感器分为三类: （1）荧光“开—关”模式；（2）荧光“开—关—开”模式；（3）荧光比率型模式。（见图3）

图3 团簇基荧光传感器的不同传感模式：（1）荧光“开—关”模式；（2）荧光“开—关—开”模式；（3）荧光比率型模式。

要点四：

在过去的二十年中，数千种团簇基荧光传感器已经被相继报道，而它们的传感机制各不相同。通过对这些传感器的传感机制进行剖析，作者将团簇基荧光传感器的传感机制分为两类：基于化学反应的荧光传感和基于物理作用的荧光传感。在基于化学反应的荧光传感中，MNCs可分别作为化学反应中的反应起始物、催化剂及反应产物，而被分析物和传感器中的辅助组分也可作为化学反应的起始物和催化剂，由此衍生出了不同的排列组合用于不同领域的各种传感应用中（如图4所示）。这一类传感器中，MNCs与被分析物或辅助组分发生化学反应，从而触发荧光信号的变化。

除化学反应外，这种MNCs、被分析物和传感器辅助组分的组合也可以通过它们之间的物理相互作用实现荧光传感。综上，本综述根据MNCs、被分析物和辅助组分的主要功能将团簇基荧光传感器的传感机制总结为四类：(1)化学反应导向的荧光传感；(2)催化导向的荧光传感；(3)以MNCs生产为导向的荧光传感；(4)物理作用导向的荧光传感。

图4 团簇基荧光传感器的传感机制：（1）MNCs、被分析物和辅助组分两两配对作为反应起始物用于荧光传感；（2）单一MNCs、互补物种或分析物作为反应催化剂用于荧光传感；（3）MNCs作为反应产物用于荧光传感。

参考文献

Qian, S.; Wang, Z.; Zuo, Z.; Wang, X.; Wang, Q.; Yuan, X., Engineering luminescent metal nanoclusters for sensing applications. Coordination Chemistry Reviews 2022, 451, 214268.