近日，我所化石能源与应用催化研究部金催化剂设计与选择氧化研究组（DNL0809组）黄家辉研究员、刘超副研究员团队与我所分子反应动力学国家重点实验室化学动力学研究中心（1102组）樊红军研究员等合作，在铜纳米团簇的可控合成和结构解析研究方面取得新进展。合作团队提出了溶剂介导沉淀合成原子精确铜纳米团簇的新策略，并揭示了其晶体结构和独特的光学性质。
近几年，原子精确的铜纳米团簇受到越来越多的关注，因为其具有明确的原子组成和精确的晶体结构，可以作为模型催化剂用于铜催化反应机理研究等领域。尽管目前已有部分铜纳米团簇合成的报道，但仍缺乏有效方法合成更多的铜纳米团簇，而且已有合成方法还存在产物分离困难、产率低和合成过程复杂等问题。因此，需要发展铜纳米团簇合成新策略，提高其纯度和产率，拓展其应用范围。
本工作中，研究人员提出溶剂介导沉淀合成的新策略（SMPS），高效合成了Cu13H10(SR)3(PPh3)7纳米团簇（以下简称“Cu13”，其中SR为硫醇配体）。在此方法中，产物Cu13团簇以沉淀形式析出，过量的原料和副产物则保留在溶液中，实现了Cu13纳米团簇的高产率和高纯度，解决了分离困难的问题。单晶X射线衍射分析表明，Cu13纳米团簇内核由四个共顶点的四面体组成，具有一个三重对称轴，不同于常见的二十面体或立方八面体的M13结构。电喷雾电离质谱和核磁共振谱证实，Cu13纳米团簇含有10个氢原子，并确定了其类型。此外，研究人员还利用DFT方法，模拟了Cu13纳米团簇的紫外可见吸收光谱、电子结构和10个氢原子的位置。紫外可见吸收光谱和荧光光谱揭示了Cu13纳米团簇独特的光学吸收和荧光性质。该工作不仅提供了一种新颖的SMPS策略高效合成Cu13纳米团簇，而且加深了对铜纳米团簇结构特性和光学性质的认识。
相关研究成果以“Solvent-mediated precipitating synthesis and optical properties of polyhydrido Cu13 nanoclusters with four vertex-sharing tetrahedrons”为题，发表在《化学科学》（Chemical Science）上。该工作的第一作者是我所DNL0809组博士毕业生林欣章。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 林欣章、刘超）
