直径在1至3nm之间的超小型金属纳米团簇的原子结构和光学性质之间的关系的全面理解还很缺乏。为了应对这一挑战，人们有必要开发一些工具，以扰动原子结构并调节金属纳米团簇的光学性质，这超出了使用合成化学所能达到的范围。近日，斯坦福大学X. Wendy Gu等对一系列高压下原子精确的配体保护的金属纳米团簇进行了系统的研究。
本文要点：
1）作者采用金刚石压腔作高压室，逐渐压缩金属纳米团簇，同时原位监测其光学性能。实验结果表明，在高达7 GPa的压力下，这些纳米团簇的光致发光（PL）能力增强了2个数量级。并且吸收光谱开始红移，直至压力升高至约12 GPa。
2）此外，高压下吸收光谱开始红移，直至压力升高至约12 GPa。密度泛函理论计算表明，高压下内核电子向碳配体的离域作用，使簇的离散能级之间的间距变窄，从而产生了红移。
3）压力引起的PL增强归因于（i）近带边缘跃迁强度的增强，（ii）非辐射振动的抑制和（iii）激发态结构畸变的阻碍。
该工作表明，高压是调节金属纳米团簇光学性能和提高发光亮度的有效途径。此处获得的对结构与属性关系的见解也有助于合理设计适用于各种光学应用的金属纳米团簇。
Qi Li, et al. Pressure-Induced Optical Transitions in Metal Nanoclusters. ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c04813
