The optical properties of metal nanoparticles have attracted wide interest. Recent progress in controlling nanoparticles with atomic precision (often called nanoclusters) provide new opportunities for investigating many fundamental questions, such as the transition from excitonic to plasmonic state, which is a central question in metal nanoparticle research because it provides insights into the origin of surface plasmon resonance (SPR) as well as the formation of metallic bond. However, this question still remains elusive because of the extreme difficulty in preparing atomically precise nanoparticles larger than 2 nm. Here we report the synthesis and optical properties of an atomically precise Au279(SR)84 nanocluster. Femtosecond transient absorption spectroscopic analysis reveals that the Au279 nanocluster shows a laser power dependence in its excited state lifetime, indicating metallic state of the particle, in contrast with the nonmetallic electronic structure of the Au246(SR)80 nanocluster. Steady-state absorption spectra reveal that the nascent plasmon band of Au279 at 506 nm shows no peak shift even down to 60 K, consistent with plasmon behavior. The sharp transition from nonmetallic Au246 to metallic Au279 is surprising and will stimulate future theoretical work on the transition and many other relevant issues.

中文翻译：

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具有新生表面等离子体共振的非金属 Au246 到金属 Au279 的急剧转变

金属纳米粒子的光学特性引起了广泛的兴趣。以原子精度控制纳米粒子（通常称为纳米团簇）的最新进展为研究许多基本问题提供了新的机会，例如从激子态到等离子体态的转变，这是金属纳米粒子研究的核心问题，因为它提供了对表面起源的见解等离子共振（SPR）以及金属键的形成。然而，这个问题仍然难以捉摸，因为制备大于 2 nm 的原子级精确纳米粒子极其困难。在这里，我们报告了原子级精确 Au279(SR)84 纳米团簇的合成和光学特性。飞秒瞬态吸收光谱分析表明，与 Au246(SR)80 纳米团簇的非金属电子结构相比，Au279 纳米团簇在其激发态寿命中表现出激光功率依赖性，表明粒子的金属状态。稳态吸收光谱显示，Au279 在 506 nm 处的新生等离子体带显示出即使低至 60 K 也没有峰值偏移，这与等离子体行为一致。从非金属 Au246 到金属 Au279 的急剧转变令人惊讶，并将激发未来关于转变和许多其他相关问题的理论工作。稳态吸收光谱显示，Au279 在 506 nm 处的新生等离子体带显示出即使低至 60 K 也没有峰值偏移，这与等离子体行为一致。从非金属 Au246 到金属 Au279 的急剧转变令人惊讶，并将激发未来关于转变和许多其他相关问题的理论工作。稳态吸收光谱显示，Au279 在 506 nm 处的新生等离子体带显示出即使低至 60 K 也没有峰值偏移，这与等离子体行为一致。从非金属 Au246 到金属 Au279 的急剧转变令人惊讶，并将激发未来关于转变和许多其他相关问题的理论工作。