近期，重点实验室袁若教授/柴雅琴教授/周莹老师报道了一种在湮灭路径下表现出高ECL的Agm/ATT-Au NCs，强调了快速电子转移在ECL中的重要意义，相关研究成果发表在国际化学权威杂志《Nano Letters》（IF=10.1）上，题目为“Surface Charge Redistribution-Induced Electrochemiluminescence Enhancement of Gold Nanoclusters: The Novel Generation ofEfficient Illuminants”。

研究背景

金属纳米团簇（MNCs）因其优异的生物相容性、稳定性、光学和电化学活性在电致化学发光（ECL）领域备受关注，在生物传感、光电器件和生物成像等领域具有潜在的应用前景。然而，由于模板分子运动活跃导致的光学跃迁效率低，以及电荷转移缓慢导致的电化学反应不充分，极大地限制了MNCs的应用。近年来，聚集诱导ECL发射（AIE）通过限制激发态MNCs的模板振动和旋转，增强了MNCs的光学跃迁。然而，弱的电刺激响应仍然是一个亟待解决的问题。

研究内容

本研究中，提出了表面电荷重排诱导的ECL增强（SCRIE）方法，通过表面电荷重排引发的Au NCs的快速电子转移，极大地增强了Au NCs的电激发反应，从而极大地提高了ECL性能。如Scheme 1所示，通过氢键供体胍基丁胺（Agm）和ATT模板之间的氢键组装得到Agm/ATT-Au NCs，ATT的分子运动受到限制促进了Au NCs的ECL发射。此外，Agm极大地诱导了ATT-Au NCs的表面电荷重新分布，从而加速Au NCs的电子迁移，促进了激发态Au NCs的产生，进一步增强了Au NCs的ECL响应。相关电化学表征以及理论计算结果表明，Agm/ATT-Au NCs表现出较低的LUMO和较小的电化学HOMO-LUMO能隙，说明更多的电子更容易注入到LUMO中，从而增强了复合Au NCs的电子转移反应。同时，较小的界面电子转移电阻证明复合Au NCs获得了更好的电导率，从而提高了电子转移动力学，因此实现了高效的电化学反应以实现强的ECL发射。与AIE活性的L-精氨酸(Arg)/ATT-Au NCs和胍丁酸(Gba)/ATT-Au NCs相比，Agm/ATT-Au NCs的ECL信号高约50倍。本研究为开发高效、具有实际应用前景的基于MNCs的ECL光源提供了新的方向。以Agm/ATT-Au NCs作为发光体，建立了灵敏的ECL生物检测平台，用于检测胶质纤维酸性蛋白（GFAP），该平台的高灵敏度和良好的准确性使其有望取代酶联免疫吸附试验（ELISA）。同时，Agm/ATT-Au NCs在强发光器件（OLED）和高分辨率ECL成像方面也显示出巨大的潜力。

研究意义

开发了一种新型的高效Agm/ATT-Au NCs ECL发光体，强调快速电子传递在ECL发射中的重要作用。为扩大MNCs的ECL性能开辟了一条新的途径，在照明装置、超灵敏的生物传感和高分辨率ECL成像中显示出巨大的潜力。