金納米簇的熒光特性主要源于其量子尺寸效應(yīng)和表面配體與核心的相互作用，具體表現(xiàn)如下：

一、尺寸依賴性與可調(diào)性

• 量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)金納米簇的尺寸與電子費(fèi)米波長相當(dāng)時(shí)，其電子能級(jí)變得不連續(xù)，形成離散的能級(jí)結(jié)構(gòu)。這種效應(yīng)使得金納米簇在特定波長的激發(fā)下能夠發(fā)射熒光，且熒光特性高度依賴其尺寸。

• 可調(diào)熒光發(fā)射：通過精確控制金納米簇的尺寸和組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光發(fā)射波長的精細(xì)調(diào)節(jié)，覆蓋從紫外到近紅外的廣泛范圍。例如，Au25(SH)18-的紫外-可見光譜與理論模型高度吻合，顯示出尺寸對(duì)熒光特性的顯著影響。

二、光學(xué)特性

• 寬激發(fā)光譜與窄發(fā)射光譜：與傳統(tǒng)熒光染料相比，金納米簇的激發(fā)光譜寬而連續(xù)，同一激發(fā)光源可以同時(shí)激發(fā)多種納米簇，實(shí)現(xiàn)同步的差異標(biāo)記。同時(shí)，其發(fā)射光譜半峰寬較窄，峰形接近高斯對(duì)稱且連續(xù)分布，避免了光譜的重疊，提高了多通道分析的靈敏性和精確性。

• 高熒光量子產(chǎn)率：金納米簇在可見光和近紅外光區(qū)域具有強(qiáng)烈的熒光發(fā)射，且熒光量子產(chǎn)率較高。這使得金納米簇在生物成像等領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，能夠提供高對(duì)比度和清晰度的成像效果。

三、光穩(wěn)定性

• 長時(shí)間光穩(wěn)定性：在長時(shí)間的激光照射下，金納米簇的熒光強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生明顯的衰減。這種光穩(wěn)定性對(duì)于需要長時(shí)間觀察的生物過程成像至關(guān)重要，如細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化、藥物代謝過程等。

• 復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性：金納米簇在復(fù)雜的生理環(huán)境下（如不同溶劑、溫度條件）能夠保持其熒光特性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同溶劑和溫度條件下培養(yǎng)一周后，其近紅外熒光強(qiáng)度幾乎沒有下降。

四、表面配體與熒光調(diào)節(jié)

• 配體對(duì)熒光的影響：金納米簇的表面配體（如硫代乙酸、己二酸等）對(duì)其熒光性質(zhì)具有顯著影響。通過改變表面配體，可以調(diào)節(jié)金納米簇的熒光強(qiáng)度和波長。例如，由硫代乙酸和己二酸保護(hù)的金納米團(tuán)簇具有較強(qiáng)的熒光，而由巰基丙酸和硫化鈉保護(hù)的金納米團(tuán)簇則顯示出較弱的熒光信號(hào)。

• 金屬原子摻雜：單原子摻雜（如Cd、Ag）也顯著影響了金納米團(tuán)簇的熒光強(qiáng)度。在特定配體下，Cd摻雜的金納米團(tuán)簇表現(xiàn)出最高的熒光強(qiáng)度。這種摻雜效應(yīng)與表面配體的電子供應(yīng)能力有關(guān)，進(jìn)一步增強(qiáng)了金納米簇的發(fā)光性能。

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