电子转移和辐射跃迁双重增强高效电化学发光

电化学发光（ECL）是一种由电化学氧化还原反应引发的发光现象。因结合了电化学过程易控制和化学发光高灵敏的优势，ECL在探索物理/化学基本过程、免疫分析、超分辨生物成像、临床检验、药学等领域获得了广泛应用。然而，探索制备ECL效率高、稳定性高、合成途径便捷和成本低的ECL发光体，仍然是一个亟需解决的挑战。

图1. 铜纳米团簇组装体的制备及ECL性能示意图

作为一类极具潜力的新型纳米ECL发光体，铜纳米团簇 (CuNCs) 同时具有类分子的电子结构和价格低廉等优势，但是规模化合成具有高ECL效率和高稳定性的CuNCs仍然是一个难题。从发光原理看，在分子水平进行金属团簇的可控有序组装，协同提升其电子转移和辐射跃迁，对增强金属团簇的电化学发光效率、理解其基本物理化学过程具有重要意义，然而，此前尚未有相关报道。基于此，近日东南大学沈艳飞教授（点击查看介绍）团队报道了一种快速克级制备高阳极ECL效率和高稳定性CuNCs组装体（CuNCs_Assy）的方法。机理研究表明，配体诱导的CuNCs自组装体具有协同促进电子转移和增强辐射跃迁的双重功能。

铜纳米团簇组装结构CuNCs_Assy在电化学发光和稳定性等方面表现出与组装前的无序聚集体（CuNCs_Agg）截然不同的性能。CuNCs_Agg几乎没有ECL活性，而CuNCs_Assy表现出迄今为止最高的CuNCs阳极ECL效率（10%，与Ru(bpy)₃Cl₂/三丙胺体系相比，波长校正法）。此外，CuNCs_Assy表现出更高的光稳定性、热稳定性和氧化稳定性，克服了传统CuNCs稳定性差的局限性。

基于此，该研究还构建了一种用于超灵敏检测碱性磷酸酶的“开-关-开”ECL生物传感器，其检测限低至8.1×10^-6 U/L。本研究不仅为合成具有优异ECL性能的CuNCs开辟了一条新的途径，还为其在生物检测和临床诊断中的实际应用奠定了基础。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition 上。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ligand-induced Assembly of Copper Nanoclusters with Enhanced Electrochemical Excitation and Radiative Transition for Electrochemiluminescence

Qian Sun, Zhenqiang Ning, Erli Yang, Fei Yin, Guoqiu Wu, Yuanjian Zhang, and Yanfei Shen

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202312053

导师介绍

沈艳飞

https://www.x-mol.com/university/faculty/59774