Angew. Chem. :电子转移和辐射跃迁双重增强高效电化学发光

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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。



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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(CuNCsAssy)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CuNCsAssy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(CuNCsAgg)截然不同的性能。CuNCsAgg几乎没有ECL活性,而CuNCsAssy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,CuNCsAssy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。

文信息

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

Qian Sun, Dr. Zhenqiang Ning, Erli Yang, Fei Yin, Prof. Guoqiu Wu, Prof. Yuanjian Zhang, Prof. Yanfei Shen


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202312053



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